废水处理中黄孢原毛平革菌对Cd(Ⅱ)胁迫的适应性及抗性反应研究

【摘要】重金属污染已日益成为我国不可忽视的环境污染问题,严重威胁人体健康。目前,修复的传统方法有化学法、离子交换法、膜分离法及活性炭吸附法等。但是这些方法具有成本高、效率低、易产生二次污染等问题。生物法治理重金属污染,以其价格低廉、无二次污染等优点被广泛接受并应用于重金属污染领域。白腐真菌,尤其是作为模式菌种的黄孢原毛平革菌,被证实是一种能够用于重金属吸附的生物材料。在已有研究中对白腐真菌吸附重金属的研究大多集中于对吸附条件的优化,主要包括对白腐真菌的预处理方式、废水pH、温度、初始重金属离子浓度以及共存离子间的相互影响等,对真菌与重金属离子间的相互作用机理的研究尚不多见。因此,在前人研究的基础上,本文对黄孢原毛平革菌对废水中重金属Cd(Ⅱ)的适应性及抗性反应进行了一些研究,主要考察了黄孢原毛平革菌在含Cd(Ⅱ)废水治理中的形态及生理的变化,及其合成的谷胱甘肽、草酸等活性物质与Cd(Ⅱ)诱导的脂质过氧化之间的动态关系。本文考察了Cd(Ⅱ)的浓度及时间对黄孢原毛平革菌形态及生理的影响,同时研究了其对Cd(Ⅱ)吸附效果的影响。通过研究得出：当镉浓度从0mg/L增加到25mg/L的过程中,黄孢原毛平革菌菌丝球的颜色由白色逐渐转变为淡黄色,菌丝球的直径从4-6mm逐渐减小到2-3mm。扫描电镜可以观察出镉胁迫下黄孢原毛平革菌的菌丝会发生一定程度收缩,且在菌丝周围出现白色的镉结晶颗粒。对谷胱甘肽和草酸的动态响应研究表明：黄孢原毛平革菌分泌的谷胱甘肽(包括还原型和氧化型)和草酸跟Cd(Ⅱ)的浓度及接触时间密切相关。随着Cd(Ⅱ)浓度从0mg/L增加到25mg/L,接触时间从0h延长到24h,黄孢原毛平革菌分泌的谷胱甘肽浓度分别从6.492nmol/g(干重)增加到7.02nmol/g(干重),草酸浓度从86.2664μmol/g(干重)增加到145.90μmol/g(干重)。其中,当废水中Cd(Ⅱ)浓度为25mg/L时,本实验所检测到的谷胱甘肽和草酸的浓度达到最大,分别为7.02nmol/g(干重)和145.90μmol/g(干重)。这说明适当的Cd(Ⅱ)离子可能会促进黄孢原毛平革菌中谷胱甘肽和草酸的分泌。随着Cd(Ⅱ)浓度从0mg/L增加到25mg/L,接触时间从0h延长到24h,GSH/GSSG值从3.785下降到2.316,说明Cd(Ⅱ)胁迫下氧化型谷胱甘肽的增长速度要比还原型谷胱甘肽的增长速度快。实验中还发现黄孢原毛平革菌脂质过氧化的代谢产物丙二醛的含量会随着谷胱甘肽和草酸的积累而下降,这说明谷胱甘肽和草酸的积累缓解了Cd(Ⅱ)对黄孢原毛平革菌的生物毒性,即在黄孢原毛平革菌抵抗Cd(Ⅱ)对其生物毒性的过程中谷胱甘肽和草酸的分泌发挥着重要作用。另外,在研究黄孢原毛平革菌对Cd(Ⅱ)的吸附效果时发现：其对Cd(Ⅱ)的吸附可分为三个阶段：第一个阶段是前4h,吸附量增加较快,呈对数增长；第二阶段是随后的4-12h,这一阶段吸附量虽有所增加但增加速率不如前一阶段快,呈线性增长；第三阶段是指镉胁迫12h以后,在这一阶段,黄孢原毛平革菌对Cd(Ⅱ)的吸附量基本达到平衡状态。在本实验中,黄孢原毛平革菌对Cd(Ⅱ)的最高吸附效率为56.5%。
【作者】黄健；
【导师】陈桂秋；
【作者基本信息】湖南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】黄孢原毛平革菌；谷胱甘肽；草酸；氧化应激；脂质过氧化；Cd(Ⅱ)；

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