典型土壤有机质组分对砷还原菌还原砷的影响机制

为了探究土壤中不同类型有机质组分对砷还原菌还原As(Ⅴ)的影响及其机制,选择了腐殖酸(humus acid,HM)、胡敏酸(humic acid,HA),柠檬酸(citric acid,CA)、聚天冬氨酸(polyaspartic acid,PA)、多聚半乳糖醛酸(polygalacturonic acid,PGA)、谷氨酸(glutamic acid,Glu)6种典型土壤有机质组分作为研究对象,首先研究了这几类物质在中性pH条件下对液相As(Ⅴ)、As(Ⅲ)的吸附/络合作用及形态转化,并进一步探究了其对砷还原菌Desulfitobacterium sp.DJ-3还原液相As(Ⅴ)的影响及机制.结果表明,HM、HA、CA、PA能够络合As(Ⅴ)和As(Ⅲ),Glu仅能够络合As(Ⅲ),而PGA对As(Ⅴ)及As(Ⅲ)均无络合作用.此外,除了HM、HA能够还原As(Ⅴ)并氧化As(Ⅲ),其余有机质组分仅对As(Ⅴ)存在还原作用.在砷还原菌还原As(Ⅴ)的过程中,6种有机质组分可以作为电子供体促进砷还原菌对As(Ⅴ)的还原,CA、Glu还可以作为易利用的碳源促进细菌细胞个数增加,而HM、HA可能还起到电子穿梭体的作用,因而能更快地促进液相As(Ⅴ)被还原.本研究有助于明确不同土壤有机质组分对砷还原菌还原As(Ⅴ)的影响并为土壤中无机砷的环境行为预测提供理论基础.

大孔树脂对砷还原后液中铼的吸附研究

研究了MTA1701型和RCX5143型大孔弱碱性阴离子树脂对砷还原后液中铼的吸附和解吸性能。通过静态吸附,考察了预处理方式、时间、温度、酸度、平衡浓度对树脂吸附铼的影响;采用氨水静态解吸,考察了氨水浓度、解吸体积比、解吸时间、解吸次数对负载树脂解吸率的影响。结果表明:2种树脂性能相近,树脂经过硫酸浸泡预处理后吸附砷还原后液,吸附反应符合准二级反应动力学模型;热力学研究结果表明,降低温度对吸附铼有利,静态平衡吸附量随酸度增大而降低,随平衡浓度增大而提高;在氨水浓度10%、解吸液固体积比V(氨水)∶V(树脂)=2∶1、解吸时间20 min条件下解吸2次,2种树脂的解吸率均大于99.5%。

微生物砷还原机制的研究进展

砷是一种剧毒物质,环境中的砷对人体健康存在潜在威胁,因此长期以来备受关注。微生物的各种代谢过程对砷在环境中的归趋起着重要作用,其中砷还原微生物能将吸附于固体矿物中的As(V)还原为可溶性强的As(III),使砷进入液相,从而加剧了地下水等饮用水源的砷污染。论文主要介绍了两种微生物砷还原机制(异化砷还原和细胞质砷还原)在作用机理、蛋白质结构和表达调控等方面的研究进展,旨在为更深入理解微生物介导砷的生物地球化学循环以及砷污染的微生物修复技术提供参考。

土壤中耐砷细菌的筛选和砷还原基因多样性分析

采用琼脂平板培养法从湖南富砷土壤中筛选出43株耐砷细菌。16S rRNA序列分析结果表明所筛选菌分属于四个门:Actinobacteria、Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes,其中71.1%为革兰氏阳性菌。通过PCR和克隆测序等方法检测耐砷菌的砷还原相关基因(arrA、arsC、arsB/ACR3)及其基因多样性。检测结果显示:43株菌中,6.9%含异化砷还原基因arrA,30.2%含细胞质砷还原基因arsC,27.9%含As(III)运载蛋白基因arsB/ACR3,这些基因在细菌中的出现频率较低。通过Mega软件构建系统发育树发现arrA基因的多样性可能受一定的地域差异影响,arsC基因在一些菌株中存在着基因水平转移现象,同时表明α变形菌可能更倾向于拥有Acr3型As(III)载体蛋白,而arsB则多出现在芽孢杆菌中。

砷污染土壤中毛球菌的分离及其砷还原特性

生物异化还原作用是地球化学循环中的重要部分,其对环境污染物具有良好的治理作用。从湖南省石门县的土壤中分离出1株厌氧砷还原菌,通过16S rRNA分析为毛球菌属,命名为Trichococcus sp.CC328。菌落圆形,无色透明,短杆状革兰阴性菌,最适生长条件为p H 9,Na Cl浓度12-16 g/L。当As(V)的初始浓度为63mg/L时,24 h时细胞数目最多(18×108个/m L),48 h时砷还原率为83%;当Fe(III)的初始浓度为30 mg/L,72 h时还原率为37%。本研究是首次发现具有砷和铁还原能力的毛球菌,为土壤中砷的生物转化提供参考。

蜈蚣草内生及根际砷还原菌的表征

砷还原菌是影响自然环境中砷转化的主要生物因素,其多样性特征及还原机制研究将为土壤砷污染修复奠定重要基础。本文采用4种培养基及两种培养方法,从蜈蚣草体内及其根际土壤中筛选砷还原菌,并探讨其还原特征及机制。结果表明,共获得23株砷抗性菌,分别属于2个门、10个属,其中假单胞菌属(Pseudomonas)为优势菌群。23株菌表现出了不同的砷抗性及还原特征,抗砷浓度范围分别为80～150 mmol·L^(-1)[As(Ⅴ)]与5～30 mmol·L^(-1)[As(Ⅲ)]。在含1 mmol·L^(-1)As(Ⅴ)的培养体系中,菌株砷还原率范围为0%～100%,砷累积率为3%～79%。其中,Pseudomonas sp. S2、Pseudomonas sp. P3、Staphylococcus sp. S14及Agrobacterium sp. P1具有较高的砷累积率(75%～79%)与还原率(81%～100%)。21株菌存在抗砷及砷还原的重要基因ars C,揭示其是砷还原菌株中普遍存在的砷还原基因。

耐酸砷还原菌Bacillus sp.strain P3-23的分离鉴定及其对高砷土壤砷释放影响

砷还原微生物在原生高砷地下水形成中起关键作用,研究其对不同环境因素改变的响应以及对砷迁移与转化的影响是十分必要的。从石门土壤中分离得到一株耐酸砷还原菌,研究其形态和生理生化特征,通过分子生物学和微生物学手段对其进行系统分类和生理生化特性鉴定,并使用微生物学方法在不同温度、pH值和电子供体条件下进行培养,探究其对环境因素波动的适应能力,检测菌株对高砷土壤砷释放的影响。实验结果表明:该耐酸砷还原菌为芽孢杆菌属(Bacillus)成员,故命名为Bacillus sp.strain P3-23(以下简称P3-23);菌株P3-23最适宜的生长温度为30℃,在pH值为3.5~7.5范围内均可生长且具有砷还原能力,能够利用乳酸钠、丙酮酸钠、柠檬酸钠、酵母味素、丙三醇、葡萄糖、蔗糖为电子供体;菌株P3-23能够在72 h内完全还原2.0 mM As(Ⅴ)且菌液浓度呈上升趋势,具有强耐砷能力,40.0 mM砷存在条件下仍能生长;菌株P3-23促进土壤中砷释放能力较强,砷形态分析显示释放的可溶性砷中As^(3+)占比达83.3%以上。菌株P3-23的分离不仅丰富了人们对砷还原微生物的认识,也说明砷还原微生物对不同环境因素胁迫具有相应的应答机制,预示着其可能存在于极端环境中。对不同环境中砷还原微生物进行研究,在完善砷的生物地球化学循环模式的同时有助于砷污染机制及砷修复生物手段的探索。

硝酸盐还原和亚铁氧化对贪铜菌还原砷的影响

华南红壤区水稻土具有含铁量较高、氮元素输入量较大的特性,且部分矿区周边的水稻田受砷污染严重,不仅影响水稻产量,还对食品安全和人类健康造成威胁。利用多轮传代富集的方法,从华南红壤水稻土中纯化获得一株具有硝酸盐还原、亚铁氧化和砷还原功能的贪铜菌Cupriavidus metallidurans Paddy-2。以该细菌为研究对象,探讨纯细菌体系中,硝酸盐还原和亚铁氧化过程对微生物还原As(Ⅴ)的影响,测试了反应体系中As(Ⅴ)和硝酸盐的还原动力学,以及Fe(Ⅱ)的氧化动力学,并对体系中Fe(Ⅱ)氧化所生成的矿物沉淀进行表征分析。As(Ⅴ)还原动力学结果表明,中性厌氧条件下贪铜菌对As(Ⅴ)的还原率为100%,而分别加入硝酸盐和Fe(Ⅱ)均能有效抑制贪铜菌对As(Ⅴ)的还原作用(还原率为27%~49%),两者同时存在对As(Ⅴ)还原的抑制作用最大(还原率只有21%)。硝酸盐作为末端电子受体,由于其氧化还原电位比As(Ⅴ)更高,因此比As(Ⅴ)更容易接收电子,从而减缓贪铜菌对As(Ⅴ)的还原效率。Fe(Ⅱ)氧化动力学和矿物表征结果表明,只有在硝酸盐和Fe(Ⅱ)共存的体系里,Fe(Ⅱ)的氧化才能得到有效的促进,并生成含Fe(Ⅲ)的无定形矿物。这些Fe(Ⅲ)矿物覆盖在菌株表面,有可能降低菌株的代谢活性,并有效吸附As(Ⅴ),从而减低体系中As的浓度,达到降低As毒性的效果。研究结果可为受砷污染农田的生物修复技术的开发提供科学依据。

具有砷(Ⅴ)还原能力的硫酸盐还原菌筛选及生长特性研究

采用亨盖特(Hungate)厌氧滚管技术从锦州湾受砷污染的底泥中分离纯化出3株具有砷(V)还原活性的硫酸盐还原菌,分别编号为S2、S3-11和S13.16S r RNA基因序列分析显示这3株菌分别与梭菌属(Clostridium)内的不同"种"之间亲缘关系最近.在As(V)初始浓度为1.0 mmol·L-1时,菌株S3-11可在10 h内还原23.4%的As(V),但当As(V)初始浓度增加到3.0或5.0 mmol·L-1时,菌株S2和S13则相对于S3-11展现出更强的砷还原能力,菌株S2甚至可以在7.0 mmol·L-1的砷环境中生长并在24 h内将14.2%的As(V)还原.菌株S2为严格厌氧菌,为直杆状革兰氏阳性菌,产芽孢,其细胞大小约为2.0μm×0.6μm,16S r RNA基因序列与梭菌属中Clostridium sporogenes strain JCM 7849同源性为99%.菌株S2可利用蔗糖、葡萄糖、甲酸钠、乳酸钠和乙酸钠为唯一碳源生长,生长适宜温度为30℃.

基于表面增强拉曼研究好氧菌株对砷的原位还原过程

从内蒙古高砷地区土壤中分离得到好氧菌株Pantoea sp.IMH,通过场发射扫描电镜与透射电镜表征该菌株形貌为短棒状、周生鞭毛.最小生长抑制浓度测定结果表明菌株IMH对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)均有一定抗性.砷还原动力学过程研究表明菌株IMH具有高效砷还原能力.利用表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)作为表征手段,采用自主计的流动检测装置,检测到了菌株IMH的30 min内的砷还原过程.通过对菌株砷还原机理的探究认为,ars H、ars C、ars B和arsR等4种基因片段在调控砷还原过程中起到了主要作用.

一株新的砷还原菌分离鉴定及其对天然矿物臭葱石的溶解作用

【目的】探究江汉平原土著砷还原微生物如何介导臭葱石的溶解和释放过程,以及硝酸盐和硫酸盐对该过程的影响。【方法】采集江汉平原高砷沉积物,利用多轮传代富集方法筛选出一株兼性厌氧砷还原菌;克隆其16S rRNA基因、砷还原酶基因(arsC)、硫代硫酸盐还原酶基因(phsA)、硝酸盐还原酶基因(nar)以获得其分类地位;分析该细菌的As(V)、NO3^–、Fe(III)、S2O32–还原功能;利用microcosm技术分析该菌株催化臭葱石中不可溶砷和铁的溶解和释放作用及硝酸盐和硫酸盐对此过程的影响;采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对细菌作用前后的矿物表面形貌进行分析。【结果】16S rRNA基因测序结果表明该细菌为柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.),故命名为Citrobacter sp.A11;在Citrobacter sp.A11作用下,0.45 mmol/L As(V)在4 d内被还原成As(III),2.0 mmol/L S2O3^2–在6 d内被还原成S2^–,1.0 mmol/L Fe(III)在3 d内被还原成Fe(II),140.0 mg/L NO3^–在28 h内被还原成NO2^–;经过28 d该细菌的催化作用使得体系中不可溶砷和铁的释放量分别为33.68μmol/L、51.93μmol/L;硫酸根的加入使得砷和铁的释放量分别增长了41.04%和34.30%,硝酸根的加入则使砷和铁释放量分别降低了35.07%和53.46%。XRD、SEM-EDS分析表明,细菌作用后的臭葱石表面形貌发生明显改变,并出现细小且分散的溶解性颗粒。【结论】本次研究从江汉平原高砷沉积物中富集分离得到一株兼性厌氧砷还原细菌Citrobacter sp.A11,能有效还原As(V)、S2O3^2–、NO3^–、Fe(III);砷还原细菌Citrobacter sp.A11能显著促进臭葱石中砷和铁的溶解和释放,硫酸根离子的存在会促进细菌介导臭葱石中固态砷、铁的释放,而硝酸根离子的存在则对此过程起明显抑制作用。

好氧砷还原菌对吸附态砷迁移转化的影响

利用静态和动态土柱实验初步研究了好氧砷还原菌Bacillus sp.SXB在砷迁移转化过程中的作用。结果表明,在静态实验中,菌株SXB可以有效还原吸附在针铁矿上的五价砷;在动态土柱实验中,由于原土中砷是以三价砷形式存在,因此,不论是空白对照还是菌株SXB加入处理,出水中砷均为三价砷;当孔隙体积大于100时,铁的溶出开始增加。菌株SXB的加入,轻微地促进了土壤中砷的释放,而对铁的释放并没有明显影响。

一株兼具砷氧化还原功能微杆菌的筛选和鉴定

[目的]为获取兼具砷氧化还原功能的多功能菌株。[方法]通过多次分离、纯化,先从广西河池砷污染地区的水源洞水样中筛选出砷耐受菌,再从砷耐受菌中筛选出在好氧条件下既能还原As(Ⅴ)又能氧化As(Ⅲ)的多功能菌株CLL-B7。[结果]经测定16SrDNA的序列,鉴定菌株属于Microbacterium sp.,GenBank中的注册号是JF975617。该菌株能耐受高达115mmol/LAs(Ⅴ)和40mmol/LAs(Ⅲ),不能利用除营养肉汤外的多种有机碳源,在pH6条件下生长情况最好。该菌株在3d内几乎能完全还原10mmol/LAs(Ⅴ),并从第7天开始表现出砷氧化功能。[结论]该菌株能在好氧环境下进行砷还原,可能利用有机碳源作为电子供体。

灵敏、简易的食盐加碘定性及半定量测定──改良砷铈氧化还原法

灵敏、简易的食盐加碘定性及半定量测定──改良砷铈氧化还原法崔宝印，张效良，薛长勇，李溪雅，林世丹解放军总医院营养科（北京）１００８５３目前，有关检测碘盐的方法虽不少，但在敏感度和简易性方面仍感不够理想。我们经过实验研究，改进了测定微量碘的砷销氧化还原...

根系分泌物对砷酸还原菌TS28活性及土壤中酶活性的影响

以砷酸还原菌(Stenotrophomonas sp.TS28)以及油菜、小麦和小白菜的根系分泌物为实验对象,研究根系分泌物对砷(As)污染土壤中砷酸还原菌TS28存活、As还原能力的影响以及土壤中酶活性的变化规律.结果表明:土壤中的As(Ⅴ)抑制了TS28的活性,添加根系分泌物刺激了TS28的活性,增加了TS28的存活数量和存活时间;植物根系分泌物会影响TS28的As还原能力,影响程度与其来源有关,小麦的根系分泌物对TS28的As还原能力提升效果最好,10 d内将As(Ⅴ)的还原量提升了45.86%;TS28降低了As污染土壤中蔗糖酶和脱氢酶的活性,添加根系分泌物提高了含TS28的As污染土壤中脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶这4种土壤酶的活性,油菜根系分泌物的促进效果最好.

无砷锌还原测定锡合金中砷的分光光度法研究

研究了无砷锌还原测定微量砷的新银法．根据试验结果，吸收波长选择λ=410nm，表观摩尔吸光系数ε=2．51×104．砷的线性范围为0～13μg／mL．用于锡合金中砷的测定，获得满意结果。

生物体砷代谢解毒机制的研究进展

近年来砷污染问题引起了世界各地的广泛关注,砷通过地下水饮用、食物链传递进入人体,对人体产生伤害。因此,必须采取措施控制砷进入动植物和人体的数量,改变砷在生物体内的赋存形态,从而降低砷对人体产生的毒害。本文综述了砷在生物体内的基本代谢过程;砷代谢过程中的关键酶:砷酸盐还原酶、亚砷酸甲基转移酶的结构及功能。通过调控砷代谢过程中的关键酶活性,可改变砷在生物体内的形态配比和毒性,从而降低砷对人体产生的健康风险。

高砷沉积物中砷形态转化的微生物作用机制

采用实验室恒温培育的方式,利用分子生物等技术,在厌氧条件下,研究了Fe(Ⅲ)和碳源对雄黄矿区沉积物中砷的释放。结果显示雄黄矿区沉积物中砷的释放主要是微生物的作用,并伴随铁的释放;在厌氧条件下添加电子供体乙酸钠后,主要以As(Ⅲ)的形式释放到水体中;厌氧环境下沉积物中砷的释放是铁还原菌Geobacteraceae和砷还原菌共同作用的结果,其中微生物直接还原As(Ⅴ)在控制砷迁移转化的过程中比Fe(Ⅲ)氧化物还原贡献更大,沉积物中主要优势种群是由δ变形菌门、Chloroflexi(绿弯菌门)和Firmicutes(厚壁菌门)所控制。