接種白腐真菌改善含鉛農(nóng)業(yè)固廢微環(huán)境及其作用機(jī)理的研究.pdf

1、針對目前農(nóng)業(yè)廢物受重金屬污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)象,本課題考察了在不同pb2+濃度下,接種白腐真菌降解農(nóng)業(yè)固體廢物的情況,以及白腐真菌對不同濃度鉛污染鈍化能力的差異,同時研究了鉛在固態(tài)發(fā)酵過程中的遷移和轉(zhuǎn)化。本課題旨在通過對白腐真菌的典型菌種——黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)與重金屬交互作用的基礎(chǔ)分析,確定該生物吸附劑的在不同濃度pb2+作用下對農(nóng)余廢物中主要成份.木質(zhì)纖維素的降解能力的影響。通過對接種

2、白腐真菌的稻草基質(zhì)中pb2+遷移轉(zhuǎn)化的研究,并借助傅立葉紅外變換光譜等技術(shù)手段,來分析探索白腐真菌對pb2+的胞外鈍化機(jī)制進(jìn)行探索;并結(jié)合電腦軟件工具對作用官能團(tuán)種類和數(shù)量進(jìn)行分析,進(jìn)一步量化鈍化規(guī)律。最后對強(qiáng)化白腐真菌吸附重金屬開展了進(jìn)一步的研究。
　　 首先,實驗通過考察在6個不同鉛濃度下,接種的白腐真菌在固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中的代謝情況,發(fā)現(xiàn)低濃度的pb2+對白腐真菌生物量、酶活性以及胞外分泌的有機(jī)酸有促進(jìn)作用,高濃度pb2+有抑

3、制作用。低濃度的鉛離子能促進(jìn)白腐真菌MnP的生成,同時白腐真菌胞外分泌物草酸含量也有增加。相對于高濃度pb2+對白腐真菌酶活性的強(qiáng)烈抑制作用,白腐真菌胞外分泌物草酸受其影響相對要小得多,在發(fā)酵后期草酸含量與Pb2+成正相關(guān)。
　　 本課題考察了白腐真菌在降解含鉛稻草中的能量流動、碳源的循環(huán)、以及不同濃度pb2+對白腐真菌降解木質(zhì)素行為的干擾情況。研究結(jié)果顯示出白腐真菌對重金屬的毒性有一定的抗性。在固態(tài)發(fā)酵初期,pb2+對白腐真菌

4、降解木質(zhì)素等復(fù)雜有機(jī)物產(chǎn)生相對較強(qiáng)的干擾,且pb2+濃度越高干擾越大,降低了白腐真菌對復(fù)雜有機(jī)物的降解水平。發(fā)酵中后期白腐真菌逐漸適應(yīng)了Pb2+毒性,發(fā)酵基質(zhì)中的能量循環(huán)慢慢恢復(fù),結(jié)果表明白腐真菌在分解木質(zhì)素等較難降解的有機(jī)物的同時能逐漸適應(yīng)低濃度Pb2+的毒性。
　　 本課題通過對不同形態(tài)的pb2+的在固態(tài)發(fā)酵過程中分配系數(shù)的變化進(jìn)行研究,從而了解pb2+的遷移和轉(zhuǎn)化情況。通過對Pb2+的水溶交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、Fe-Mn氧

5、化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)五種形態(tài)在固態(tài)發(fā)酵前后分配系數(shù)的變化情況,具體分析了不同濃度pb2+對白腐真菌鈍化pb2+的影響及原因,同時發(fā)現(xiàn)基質(zhì)中的腐殖酸對對pb2+的鈍化作用也很明顯,pb2+生物活性降低使其達(dá)到環(huán)境能夠忍受的毒性。在50 mg/kg pb2+濃度下白腐菌表現(xiàn)出最好的降解性能且對pb2+的鈍化作用最強(qiáng)。實驗證明接種白腐真菌改善被鉛污染的農(nóng)業(yè)廢物具有很強(qiáng)的可行性。
　　 為了解白腐真菌對重金屬的吸附潛力,實驗采

6、用了電位滴定法結(jié)合MATLAB數(shù)學(xué)軟件計算的方法,對白腐真菌生物的吸附官能團(tuán)進(jìn)行了定量分析。電位滴定結(jié)果表明,在三個Ph范圍內(nèi)存在著可以提供H+的官能團(tuán)。結(jié)合傅立葉紅外變換光譜,利用計算機(jī)軟件MATALB計算,白腐真菌在吸附重金屬方面存在的3個重要官能團(tuán),它們分別為0.12 mmol/g干樣的羧基(pKi5.00),0.22 mmol/g干樣的磷酸基(pKi7.32),以及0.23 mmol/g干樣的酚羥基(pKi10.45)。與MAT

7、AB軟件對白腐真菌吸附pb2+功能基團(tuán)的分析結(jié)果相符。本實驗結(jié)論為接種白腐真菌處理含鉛固廢提供理論依據(jù),以充分發(fā)揮白腐真菌鈍化重金屬的潛力。最后,為強(qiáng)化白腐真菌對重金屬的鈍化能力,本論文在基于磁性納米基礎(chǔ)上固定化白腐真菌,研究出新型磁性生物吸附劑,以提高其對重金屬抗毒性和耐受力。
　　 本課題考察白腐真菌與pb2+的交互作用機(jī)理,并對白腐真菌胞外鈍化Pb2+機(jī)理進(jìn)行了初步研究,同時在對強(qiáng)化白腐真菌吸附能力的研究中取得一定成果。本