鈾富集黑麥草的微生物快速減容技術初探.pdf

1、我國鈾及伴生重金屬土壤污染主要以中、輕度污染為主，而植物修復作為輕度、大面積重金屬污染治理的首選方法，卻缺少一種安全、環(huán)保、快速的超富集植物的產(chǎn)后處置方法與之相對應，這很大程度地限制了該方法的推廣應用。為獲得一種科學合理的重金屬富集生物質(zhì)處置方法，研究將篩選得到的優(yōu)勢降解菌及菌群進行組合，以此對添加外源鈾及其伴生重金屬鉛、鍶的黑麥草進行發(fā)酵降解研究，以期獲得鈾富集黑麥草快速減容技術的基本工藝參數(shù)。主要研究結果如下：
　　（1）為研

2、究纖維素酶酶活的最佳測定條件，研究采用分光光度法對DNS法測定纖維素酶酶活的參數(shù)進行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)還原糖顯色液在480、490nm處波動較大，表明其不適合作為測定波長；還原糖顯色液在520nm處線性相關系數(shù)5220與2十分接近，且在520～580nm范圍內(nèi)R2穩(wěn)定在0.9998且在該范圍內(nèi)斜率隨波長增大而減小。結果表明在520nm處既可達到很好的線性關系，又可實現(xiàn)較好的分辨率。
　?。?）為獲得降解特性較好的優(yōu)勢菌株，研究將菌源土

3、樣進行限制性富集培養(yǎng)、分離純化后得到能直接或間接利用黑麥草的菌株，采用透明圈法對菌株產(chǎn)纖維素酶能力定性考察，再以平板培養(yǎng)法考察所得菌株對利用黑麥草的能力及重金屬耐受能力，最終采用16S rDNA或18S rDNA對優(yōu)勢菌株進行鑒定。研究得到黑麥草利用能力較好且產(chǎn)纖維素酶菌株共8株，其中細菌4株（B3、B8、B9、B（KC）），放線菌2株（A1、A3），真菌2株（F1、F2）。菌種重金屬抗性考察發(fā)現(xiàn)細菌均對重金屬的抗性較強，放線菌次之，真

4、菌最差。排除一株重金屬抗性很差的放線菌后對剩余7株優(yōu)勢菌株鑒定發(fā)現(xiàn)A1鑒定為鏈霉菌（Streptomyces sp.）；B3、B8、B9、B（KC）分別鑒定為Brevibacillus brevis、Bacillus licheniformis、Bacillus badius、Bacillus subtilis subsp；F1、F2分別鑒定為Fusarium sp.、Microascus manginii。結果表明枯草芽孢桿菌是一類抗

5、逆性很強且降解性能較好的微生物。
　?。?）為考察菌株的組合降解能力，研究先采用涂布打孔法、DNS法、差重法分別對菌株間的拮抗性、產(chǎn)纖維素酶活特性、降解特性進行考察，再采用正交實驗法對菌株進行組合。研究發(fā)現(xiàn)僅Brevibacillus brevis對其他菌有輕微的抑制作用；在發(fā)酵初期以Microascus manginii酶活最好，其CMC-Na酶活為13.97U/mL，F(xiàn)PA酶活為9.76U/mL；真菌及放線菌以Microasc

6、us manginii降解率最大，達9.63％，細菌以Bacillus badius降解率最大，達20.53%。采用正交法對菌株進行組配，發(fā)現(xiàn)溫度因素水平極差遠大于其他因素的極差，按不同溫度對正交實驗再次進行直觀分析，得出真菌及放線菌Streptomyces sp.、Fusarium sp.、Microascus manginii接種配比為2:2:3；細菌Bacillus licheniformis、Bacillus badius、Ba

7、cillus subtilis subsp接種配比為1:1:1。研究表明菌株酶活與降解率正相關，酶活越大對應的降解率也越大；不同發(fā)酵溫度下同一類微生物發(fā)揮的功能差異較大，后續(xù)研究可采用變溫分步發(fā)酵，以最大程度發(fā)揮各類微生物的降解能力。
　?。?）為獲得高效降解菌群，研究以腐敗堆棄物秸稈、落葉、雜草等下土壤為菌源材料，通過限制性富集傳代培養(yǎng)、重金屬馴化等技術對樣品進行篩選，并以濾紙分解能力、黑麥草降解率、木質(zhì)纖維素降解率為篩選指標。

8、研究獲得具有較高黑麥草降解活性且具有一定鈾及其伴生重金屬耐受性的1號及6號菌群的；38℃固體發(fā)酵6d后1號和6號菌群降解率分別可達45.63%、49.54%，木質(zhì)纖維素降解率分別達66.21%、76.30%；通過對兩個菌群中優(yōu)勢菌株進行分離純化，再結合16S rDNA進行優(yōu)勢菌株的鑒定發(fā)現(xiàn)，兩菌群中優(yōu)勢菌種均為枯草芽孢桿菌屬。研究結果進一步表明枯草芽孢桿菌是一類抗逆性很強且降解性能較好的微生物；菌群降解效率明顯高于單菌及組合菌，說明菌群

9、中不可培養(yǎng)微生物對降解的影響較大。
　　（5）為提高降解黑麥草的效率，研究以組合菌劑和菌群制備得到復合菌劑，采用差重法考察其對黑麥草的降解效率。研究發(fā)現(xiàn)38℃發(fā)酵條件下黑麥草降解率優(yōu)于28℃，而木質(zhì)纖維素的降解率28℃下優(yōu)于38℃；變溫分步發(fā)酵發(fā)現(xiàn)變溫發(fā)酵二次接種其降解率高于變溫發(fā)酵一次性接種，但變溫發(fā)酵二次接種木質(zhì)纖維素降解率與變溫發(fā)酵一次性接種無顯著性差異。研究結果表明真菌及放線菌的木質(zhì)纖維降解能力高于細菌；變溫分步發(fā)酵中第二