奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性及其影响因素

研究奥奈达希瓦氏菌MR-1的Fe(Ⅲ)还原特性,并考察不同电子供体、不同形态Fe(Ⅲ)、溶解氧、pH等对奥奈达希瓦氏菌MR-1还原Fe(Ⅲ)的影响。结果表明,奥奈达希瓦氏菌MR-1对Fe(Ⅲ)有还原能力,以乙酸盐、乳酸盐和丙酮酸盐作为Fe(Ⅲ)还原的唯一电子供体,Fe(Ⅲ)还原率分别达到39.12%、50.89%和44.98%;以FeCl3、Fe(OH)3和柠檬酸铁等不同形态Fe(Ⅲ)为菌株MR-1的唯一电子受体,Fe(Ⅲ)还原率分别达到44.72%、51.54%和10.45%;溶解氧的存在可抑制Fe(Ⅲ)异化还原;菌株MR-1可在pH 5.0～9.0范围内进行Fe(Ⅲ)还原;两种不同的蛋白质变性剂SDS和OGP作用下的Fe(Ⅲ)还原结果表明,菌株MR-1的Fe(Ⅲ)还原功能蛋白主要位于细胞外膜;同时,投加一定量的单宁酸和焦性没食子酸可提高Fe(Ⅲ)还原率,螯合铁的还原率分别达到76.37%和68.73%。

奥奈达希瓦氏菌MR-1还原U(VI)的特性及影响因素

探讨了在腐殖质模式物蒽醌-2-磺酸钠(AQS)存在条件下,奥奈达希瓦氏菌MR-1的还原U(VI)特性.结果表明,在厌氧环境下奥奈达希瓦氏菌以AQS为电子穿梭载体,利用电子供体高效还原U(VI).当菌体投加量为1.2×109个时,其还原铀的效率达95.09%;AQS的浓度低于0.5mmol/L时有利于MR-1菌厌氧还原U(VI),AQS浓度的升高U(VI)的还原明显受到抑制.当U(VI)初始浓度为30.0mg/L时,分别以甲酸盐、乙酸盐和乳酸盐为电子供体,经过7d后其还原率分别达到95.37%、92.41%和95.65%.金属离子(Cu2+、Mn2+、Ca2+)、有毒有机物等对U(VI)还原产生影响.当Ca2+的浓度为2.0mmol/L时,对U(VI)的还原有微弱的促进作用,而当Cu2+和Mn2+浓度为2.0mmol/L时,则存在较强的抑制作用.奥奈达希瓦氏菌也能利用环境中甲苯、三氯乙酸、顺丁烯二酸等有毒物质高效还原U(VI),同时使有毒物质得到降解.扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)分析结果表明,奥奈达希瓦氏菌菌体中沉积了铀元素.

聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1还原U(Ⅵ)

实验用聚乙烯醇包埋奥奈达希瓦氏菌MR-1制备了包埋微球,并用其对U(Ⅵ)进行还原实验。实验结果表明,当p H=7.0,不同聚乙烯醇浓度对包埋微球的成球性、稳定性和传质性均有影响,制备包埋微球的聚乙烯醇的最优浓度为10%;当U(Ⅵ)浓度为15 mg·L^(-1),奥奈达希瓦氏菌投加量为6 m L,且奥奈达希瓦氏菌与聚乙烯醇按1∶2的比例进行包埋后,包埋微球对U(Ⅵ)的去除率最高达96.22%。Cu2+、Mn2+、Ca2+等共存离子对包埋微球还原U(Ⅵ)产生影响,2.0mmol·L^(-1)的Ca2+对包埋微球还原U(Ⅵ)存在微弱的促进作用;2.0 mmol·L^(-1)Cu2+、Mn2+对包埋微球还原U(Ⅵ)存在不同程度的抑制作用,去除率分别仅为8.14%和65.99%。扫描电镜和电子能谱分析结果表明,铀被微球还原沉积在包埋微球中。

零价铁对奥奈达希瓦氏菌还原U(Ⅵ)的影响及机制

采用现代分析方法探讨零价铁（ZVI）与奥奈达希瓦氏菌（S.oneidensis）MR-1还原U（Ⅵ）的效果与机制。结果表明：ZVI与S.oneidensis均能够还原U（Ⅵ）;在厌氧条件下,ZVI与S.oneidensis还原U（Ⅵ）存在协同作用。当p H为7、温度为30℃、U（Ⅵ）的初始浓度为20 mg/L、ZVI的投加量为1.0 g/L时,24 h S.oneidensis对U（Ⅵ）还原率达到96.9%;在0.5～2.0 g/L范围内,U（Ⅵ）的还原率随ZVI投量的增加而上升;在U（Ⅵ）初始浓度5.0～50.0mg/L内,U（Ⅵ）的还原率与其浓度正相关。ZVI、Fe3O4和Fe2O3均能明显促进U（Ⅵ）的还原,而可溶态的Fe（Ⅲ）对U（Ⅵ）的还原具有明显的抑制作用。其他离子Cu2＋、Ca2＋、Mn2＋和NO3-对U（Ⅵ）的还原存在抑制作用,以Cu2＋的影响最大,Ca2＋的影响次之,SO42-对U（Ⅵ）的还原影响较小。XPS分析结果表明,ZVI表面吸附和沉积了U（Ⅵ）和U（Ⅳ）两种价态的U元素,反应后的铀大部分形成了稳定的UO2。

纳米四氧化三铁强化海藻酸钠包埋希瓦氏菌MR-1的甲基橙脱色性能

希瓦氏菌MR-1可有效降解常用偶氮染料甲基橙(MO)等,但采用该方法实现高效深度的降解则需要较长的时间。利用海藻酸钠(SA)包埋希瓦氏菌MR-1和纳米四氧化三铁(Fe_(3)O_(4))对MO脱色处理,探讨了包埋微球SA、SA/Fe_(3)O_(4)、SA/希瓦氏菌MR-1以及SA/希瓦氏菌MR-1/Fe_(3)O_(4)的形态学、流变性以及机械强度等各方面性质,研究发现添加纳米Fe_(3)O_(4)不仅提高了海藻酸钠包埋希瓦氏菌MR-1对MO的脱色效率,而且提高了微球的机械强度,有利于SA/希瓦氏菌MR-1/Fe_(3)O_(4)微球的重复利用。同时研究和比较了包埋微球SA、SA/Fe_(3)O_(4)、SA/希瓦氏菌MR-1以及SA/希瓦氏菌MR-1/Fe_(3)O_(4)对MO脱色过程中MO的降解效率,并分析了4个循环利用过程中MO的脱色效率,结果表明所有循环过程中包埋微球SA/希瓦氏菌MR-1/Fe_(3)O_(4)对MO的脱色效率更高,而包埋微球SA、SA/Fe_(3)O_(4)对MO的脱色均是由于吸附作用造成的。第4个循环过程中,SA/希瓦氏菌MR-1/Fe_(3)O_(4)微球在1.75 h的脱色效率为77.83%,而SA/希瓦氏菌MR-1微球的脱色效率为53.19%。与SA/希瓦氏菌MR-1微球相比,添加了纳米Fe_(3)O_(4)的微球对MO的脱色效率更高,证实了纳米Fe_(3)O_(4)的添加提高了电子传递效率。

奥奈达希瓦氏菌吸收废水中铁离子的作用机制研究

1995年起,中国钢铁年产量连续25年保持世界第一,2019年,中国钢铁年产量占世界钢铁产量的53%,以12亿吨高居世界第一,钢铁年产量超过了世界各国之和。但钢铁产业带来的环境污染问题也越发明显。尤其是钢铁企业产生的含铁废水,严重威胁着生态环境和人类健康。通过微生物来吸收水中的铁离子是近年来研究较多的新方法。奥奈达希瓦氏菌是一种革兰氏阴性菌,其能分泌一种铁载体putrebactin至胞外结合铁来直接吸收二价铁离子甚至三价铁离子,旨在研究其吸收废水中铁离子的作用机制。

希瓦氏菌协同铁氧化物/蒙脱石复合体对铀酰离子的去除研究

为了降低U(Ⅵ)在水中的溶解性,缩小铀污染的可迁移范围,将蒙脱石改造为铁氧化物/蒙脱石并与希瓦氏菌MR-1(Shewanella oneidensis MR-1)构成联合体系,以实现在厌氧条件下对U(Ⅵ)的生物还原。制备了铁氧化物/蒙脱石复合体并对其形貌结构进行了表征;分析了矿物-微生物联合还原体系中U(Ⅵ),Fe(Ⅱ)含量的变化和矿物-微生物-腐殖酸联合体系中U(Ⅵ),Fe(Ⅱ)含量的变化;讨论了矿物-微生物联合体系对U(Ⅵ)的生物还原过程及还原途径。结果表明:蒙脱石在合成为铁氧化物/蒙脱石后,其层状结构变化不大,但引入了含量不等的Fe,其中纤铁矿中引入的Fe原子含量最高(67.71%);在矿物-微生物联合体系中,纤铁矿/蒙脱石联合希瓦氏菌MR-1体系对U(Ⅵ)的还原能力最高,在铀浓度50 mg·L^(-1)处理组中的还原率为85.8%,Fe(Ⅱ)的含量与U(Ⅵ)浓度呈反比关系,在反应的0~3 h时迅速上升;在矿物-微生物-腐殖酸复合体系中,腐殖酸浓度对还原U(Ⅵ)的影响表现为“完全促进”“低促高抑”和“高促低抑”3种现象,对联合体系中的Fe(Ⅱ)的影响主要分为抑制和促进两种类型。铁氧化物/蒙脱石与希瓦氏菌MR-1构成的联合体系在厌氧条件下能够实现对U(Ⅵ)的生物还原。

基于希瓦氏菌合成的荧光碳点及其用于Fe^(3+)和对硝基苯酚(p-NP)的检测

本文以Shewanella oneidensis MR-1为原料,通过一步水热法合成了荧光碳点(CDs@MR-1)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和荧光光谱(PL)等手段对CDs@MR-1的形貌、结构和组成、表面基团以及光学性能进行了表征。研究结果表明CDs@MR-1尺寸均一,主要由C、N、O、S和P等5种元素组成,表面富含羟基、羧基等含氧官能团,水溶性良好。此外,CDs@MR-1具有优异的光学性能可作为对Fe^(3+)和对硝基苯酚(p-NP)进行快速检测且灵敏的纳米探针。基于静态猝灭和内滤效应,此碳点对Fe^(3+)和p-NP的荧光猝灭效率分别在0—125μmol·L^(−1)(R^(2)=0.998)和0—12.5μmol·L^(−1)(R^(2)=0.998)范围内有良好的线性关系,检出限分别为0.48μmol·L^(−1)和0.25μmol·L^(−1),表明其作为纳米探针检测Fe^(3+)和p-NP的潜在应用前景。

奥奈达希瓦氏菌电活性生物被膜的研究进展

面对日益严峻的能源紧缺与环境污染形势,电活性微生物(electroactive microorganisms)的电催化过程为实现绿色生产提供了新的思路。奥奈达希瓦氏菌具有独特的呼吸方式和电子传递能力,在微生物燃料电池、增值化学品的生物电合成、金属废物处理和环境修复系统等领域有着广泛的应用。奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)电活性生物被膜是实现电活性微生物电子传递过程的优良载体,其形成过程十分复杂且受到多种因素的影响和调控,在增强细菌环境抗逆性、提高电子传递效率等多方面发挥着十分重要的作用。本文较为系统地综述了奥奈达希瓦氏菌生物被膜的形成过程、影响因素及其在生物能源、生物修复和生物传感中的相关应用,为进一步实现其在更多领域的应用提供了理论基础。

氧化还原介体催化强化Shewanella oneidensis MR-1还原亚硒酸盐的研究

针对微生物还原亚硒酸盐过程普遍存在的时间较长的问题,考察了4种水溶性醌类介体(α-AQS,AQS,1,5-AQDS和AQDS)对奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原亚硒酸盐过程的加速作用,通过单因素试验优化了培养条件,对硒纳米颗粒的Zeta电位和粒径进行了表征。结果表明,4种醌类介体都加速了亚硒酸盐的还原,其中,AQDS的加速效果最显著;在pH值为8.0,温度为30℃,AQDS浓度为0.2mmol/L条件下,48h时亚硒酸盐的转化率达到100%;加入AQDS后会生成更大尺寸的硒纳米颗粒,并可能使硒纳米颗粒表面包裹的有机物质成分及含量发生改变。研究结果为Shewanella oneidensis MR-1修复亚硒酸盐污染的实际应用提供了理论依据。

一株奥奈达希瓦氏菌烈性噬菌体的分离、纯化及鉴定

【目的】从环境中分离获得希瓦氏菌烈性噬菌体,并对其性质进行研究。【方法】以4株希瓦氏菌为宿主菌,采用双层平板法从污水样品中分离得到奥奈达希瓦氏菌MR-1烈性噬菌体M1;观察噬菌斑特征;利用超速离心法浓缩M1颗粒,进一步用氯化铯密度梯度离心纯化;采用透射电子显微镜观察纯化的M1颗粒;提取M1核酸,通过核酸酶处理分析其核酸类型及结构;绘制一步生长曲线。【结果】噬菌体M1在双层平板上形成圆形的噬菌斑,清晰透明,边缘光滑,直径为2.3 mm-2.5 mm;经电镜观察,噬菌体M1头部呈二十面体,直径约为55 nm,尾长约为170 nm,尾部可收缩,属于肌尾噬菌体科(Myoviridae);通过酶切分析表明噬菌体M1核酸为线形双链DNA;一步生长曲线显示该噬菌体感染后完成一个复制循环所需要的时间约为15-20 min。【结论】噬菌体M1属肌尾噬菌体科,研究结果为后续研究病毒在地球微生物成岩过程中所起的作用提供了实验材料。

共存金属离子对Fe^0-奥奈达希瓦氏菌协同还原U(Ⅵ)的影响

研究Fe0-奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis,S.oneidensis)(MR-1)协同还原去除水相中的U(Ⅵ)时,共存金属离子Cu^(2+)、Ca2+、Mn2+和Zn2+存在时分别对U(Ⅵ)还原效果的影响。结果表明:在10.0~50.0 mg·L-1范围内,共存Ca2+和Zn2+对U(Ⅵ)的还原有一定的抑制,且影响大小与其浓度呈正相关,共存Cu^(2+)几乎完全抑制了U(VI)的还原;在Cu^(2+)浓度低于5.0 mg·L-1时,其对U(VI)的还原存在一定程度的抑制。在Fe0-S.oneidensis还原U(Ⅵ)的初期,10.0~50.0 mg·L-1的Mn2+对U(Ⅵ)的还原有抑制作用,18 h后,Mn2+对U(Ⅵ)的还原基本没有影响,且高浓度的Mn2+对U(Ⅵ)的还原有微弱的促进作用。共存金属离子对六价铀还原酶还原U(Ⅵ)的影响研究表明,Cu^(2+)、Ca2+和Zn2+对U(Ⅵ)还原酶的活性有一定的抑制作用,其中Cu^(2+)的最明显,而Mn2+对还原酶的活性有微弱的催化作用。

碳量子点调控希瓦氏菌还原二硝基联苯的机制

土壤中广泛存在的希瓦氏菌(Shewanella)可通过胞外途径还原多种污染物.针对决定胞外还原效率的电子传递关键环节,以奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensisMR-1)为模式微生物,研究了生物炭经硝酸氧化释放的碳量子点(CQDs)对该过程的强化规律和机制.发现制备的CQDs呈类球形,粒径为1.5~4nm,表面富含活性含氧官能团.Mtr通路是希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯的主要电子传递通路,SirCD蛋白也参与了还原过程;CQDs可促进希瓦氏菌MR-1还原污染物的电子传递,降低污染物对菌体的毒性效应,提高2,2’-二硝基联苯的还原效率.土壤中的针铁矿阻碍希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯,CQDs对此有一定缓解;腐殖酸可促进CQDs调控希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯的反应.

希瓦氏菌MR-1影响玻碳表面电沉积Cd的机理

使用循环伏安法和电位阶跃法研究了希瓦氏菌MR-1野生株及其突变株omc A-mtrc对玻碳电极表面电沉积Cd的影响.发现加入希瓦氏菌野生株后:(1)Cd在玻碳电极表面的电沉积峰电位明显负移;(2)当扫描速率较低(20 m V·s-1)且进入第二圈扫描时,Cd的电沉积过程分两步Cd(II)-Cd(I)-Cd进行;(3)通过电位阶跃实验得出Cd(II)扩散到玻碳电极表面的速率变得缓慢;(4)Cd在玻碳电极表面的电沉积过程由连续三维成核转变成瞬时三维成核过程;加入突变株后,Cd(II)扩散到玻碳电极表面的速率更加缓慢,它的电沉积过程为瞬时三维成核过程.扫描电子显微镜的结果也正好证实了该影响机制.

泥鳅病原菌Shewanella oneidensis P6的分离鉴定及防治药物筛选

为确定连云港灌南某泥鳅养殖场泥鳅病原菌的种类及耐药情况,从患病泥鳅的肠道、鳃、体表取样进行分离筛选和回归感染试验,确定编号为P6的菌株为致病菌株.通过对菌株P6进行形态特征观察、生理生化鉴定和16S rDNA基因序列分析,将该致病菌株鉴定为奥奈达希瓦氏菌.应用9种市售渔药进行药敏试验,结果表明,杜菌康及健恒杆菌肠泰对菌株P6有较强的抑制作用,其最小抑菌浓度分别为6×10^(-3) g/L和5×10^(-3) g/L.4种中草药的药敏试验显示,黄连和大黄对菌株P6有抑制作用,其最小抑菌浓度分别为25g/L和100g/L.6种抗生素的药敏试验表明,菌株P6对头孢曲松钠、酒石酸吉他霉素、青霉素钠高度敏感,对硫酸庆大霉素、新氟康(氟苯尼考)中度敏感,对盐酸林可霉素低度敏感.

地表灌溉对沉积含水层中碘迁移释放过程的影响

灌溉等人为活动会造成外源物质的输入,如硝酸盐、有机质等,从而引起浅层地下水环境发生周期性波动。为研究农业灌溉对沉积含水层中碘迁移富集过程的影响,选取代表性富碘沉积物,通过室内实验模拟了灌溉活动外源物质输入条件下,盆地地下水系统中碘迁移释放的(生物)地球化学过程。实验结果表明:厌氧条件下,外源有机质输入可促使微生物利用有机质作为电子供体,还原固相铁矿物相,进而造成搭载于铁氧化物/氢氧化物表面的碘释放,以碘离子形式在地下水中富集;而在NO_3^-输入情况下,微生物会优先利用NO_3^-为电子受体,至硝酸盐被全部消耗后,Fe(Ⅲ)可进一步被还原为Fe(Ⅱ)。研究结果表明,人为活动造成浅表环境外源物质的输入可直接影响浅层地下水中碘的迁移释放过程。伊利石黏土矿物吸附的铁氧化物矿物相可能为浅层环境中碘的主要搭载介质,微生物作用下,铁氧化物/氢氧化物的还原溶解是高碘地下水形成的主控因素。

S^0生物还原介导的铁矿物厌氧还原过程研究

针对水铁矿、赤铁矿和黄钾铁矾,综合利用同步辐射X线吸收近边结构光谱(XANES)、X线衍射(XRD)等方法,结合微生物的生长行为和高铁矿物的还原行为测定,研究碱性厌氧条件下元素硫(S0)生物还原介导的3 种不同铁矿物还原过程。研究结果表明:元素硫(S0)可以有效促进奥奈达希瓦氏菌(Shewanellaoneidensis MR-1)还原黄钾铁矾和水铁矿,但对赤铁矿作用不明显;硫的K边和铁的L边XANES说明3 种铁矿物还原过程中均形成FeS 类似物,FeS 类似物的形成速率由高到低依次为黄钾铁矾、水铁矿和赤铁矿;高铁矿物还原程度由高到低依次为水铁矿、黄钾铁矾和赤铁矿。