除锰细菌的分离鉴定及其固定化除锰研究

自含锰土壤中筛选得到2株具有除锰能力的革兰氏阳性菌S1、S2,比对16S rRNA序列结果,推测2株细菌可能为巨大芽孢杆菌(Baciulls megaterium)和嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)。在质量浓度为260 mg/L的Mn^(2+)培养基中培养6 d后,2株细菌对Mn^(2+)的去除率均可达95%以上。扫描电镜能谱(SEM-EDS)分析、X射线衍射(XRD)分析表明这2株细菌是通过将Mn^(2+)转化为MnCO3实现对Mn^(2+)的去除。采用海藻酸钠和活性炭作为包埋剂将菌体制成固定化微胶囊,在含锰废水Mn^(2+)质量浓度为150 mg/L时胶囊固定菌的除锰率远高于游离菌相应的值,利用正交实验优化胶囊固定菌的除锰条件后菌株的除锰率均高于96%,3轮循环除锰实验后胶囊固定菌仍有较好的除锰率,可见胶囊固定菌具备一定的重复利用性能。

锰细菌氧化锰的影响因素研究

研究了锰细菌Arthrobacter sp. MN1405的生长、氧化曲线及影响其氧化锰的各种理化因素.结果表明:接种量、装液量、温度、pH、Mn2+质量浓度、Fe2+质量浓度、摇床转速等因素对锰氧化率有不同程度的影响.在培养基装液量为250mL的三角瓶装80mL,初始Mn2+质量浓度65mg/L,温度25℃,pH6.8,接种量6%,120r/min的条件下培养6d后,锰的总氧化率可达80%以上.

锰细菌对锰、铁金属离子的转移作用

本文报道了锰细菌对锰的氧化和铁的氧化还原作用的实验结果。在好氧的条件下锰细菌能使可溶性的Ｍｎ２＋氧化为Ｍｎ４＋。在锰细菌的生长繁殖过程中其环境的ｐＨ不断升高，更有利于锰的氧化；环境的温度升高可加快细菌对锰的氧化速度。锰细菌在含低价铁的培养液中可以较快地把Ｆｅ２＋氧化为Ｆｅ３＋，它的氧化速度要比锰的氧化速度快；在厌氧的培养条件下，锰细菌可将溶液中的高价铁还原为低价铁，而且使其环境的ｐＨ明显下降。

北极海洋沉积物中锰细菌的分离与系统发育

对中国第二次北极科学考察采集的北极海洋沉积物中的锰细菌进行了筛选、分离和系统发育分析。根据其在筛选平板上菌落的形态学特征,分别从站位P11和S11采集的沉积物中分离到了21株和19株锰细菌。系统发育分析表明,两个站位的锰细菌群落组成有着明显的差别。站位P11分离的可培养锰细菌主要由细菌域(Bacteria)中变形杆菌门的γ-变形杆菌纲(γ-Proteobacteria)和放线菌纲(Actinobacteria)组成,二者分别占86%和14%;γ-变形杆菌纲主要包括嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、希瓦氏菌属(Shewanella)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、海杆菌属(Marinobacter),其中以嗜冷杆菌属为主,其比例可达67%。从站位S11分离到的可培养锰细菌主要包括细菌域中变形杆菌门的α-变形杆菌纲(α-Proteobacteria)和γ-变形杆菌纲以及拟杆菌门(Bacteroides)中的黄杆菌纲(Flavobacteria);γ-变形杆菌纲主要包括希瓦氏菌属、海单胞菌属(Marinomonas)和交替单胞菌属(Alteromonas),α-变形杆菌纲主要为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)。实验菌株均对Mn2+有着较强的抗性,其中以菌株Marinomonas sp.S11-S-4耐受性最高。

锰细菌在加拿大海盆、楚科奇海沉积物中的分布

用平板法分别在4℃和25℃时对北极加拿大海盆和楚科奇海10个沉积物岩芯中的锰细菌进行培养,并测定了检出率和含量.分析结果表明,4℃与25℃温度下培养的锰细菌含量范围均为(-)～3.3×108个.g-1,锰细菌平均检出率分别为77.78%、86.03%,平均含量分别为5.60×106、7.91×106个.g-1;该结果高于太平洋深海沉积物中的锰细菌含量,比北极阿拉斯加淡水湖湖水中的锰细菌含量高1个数量级,比印度洋海岭CarlsbergRidge区热水区海水样品中的锰细菌含量高3个数量级,证实寒冷北极海同样广布锰细菌.对锰细菌在不同水深、经纬度以及沉积物深度中的分布进行了讨论;结果表明,锰细菌检出率随沉积物深度的增加而增大,含量变化呈现浅层少、下层多之势;纬度分布范围较大,并显出有扩大的趋势.水深对沉积物中锰细菌也有一定影响.尽管锰细菌对温度有较强的适应能力,环境温度的升降对本研究区锰细菌具有双重作用.

理化因素对锰细菌Arthrobacter chlorophenolicus MN1409氧化Mn^(2+)的影响

Arthrobacter chlorophenolicus MN1409是1株分离自锰矿样品的高效锰氧化细菌。为了建立该菌株氧化Mn2+的适宜条件,研究了接种量、装液量、摇床转速、温度、pH值、Fe2+初始质量浓度和Mn2+初始质量浓度等理化因素对其锰氧化效率的影响。结果表明,接种量、装液量、转速和Mn2+初始质量浓度在一定范围内变化对锰氧化率影响不大;而温度、pH值和Fe2+初始质量浓度变化对锰氧化率有较大影响。当接种量为4%,装液量为60 mL,温度为25℃,摇床转速为100r/min,pH值为7,且有一定的Fe2+存在时,Arthrobacter chlorophenolicusMN1409对锰的氧化效率最高。

耐锰细菌鉴定与锰胁迫下的生理响应

为了探究细菌对锰的适应机制,从松桃的锰冶炼区寨英镇采集的土样中分离得到7株耐锰能力达到1 800mg/L的细菌,其中S7和S16两株菌对锰的耐受能力高达2 200 mg/L。形态学、生理生化和16S rDNA基因测序等分析结果表明,这些菌分属于根癌土壤杆菌、沙福芽孢杆菌、根瘤菌属和氧化节杆菌。在锰胁迫条件下,测定菌株S7的生长曲线、超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性和电导率。结果表明:在无锰条件下,细菌的生长速度很快,14~18小时后就进入稳定期,在锰胁迫条件下,菌株的生长速度明显减慢,S7菌株的SOD、CAT酶活性在10~18小时时升高,但电导率变化不大。推测耐锰细菌可能通过上调氧化还原酶的活性适应锰胁迫。这对揭示细菌耐受锰的生理机制和锰污染的微生物修复技术奠定理论基础。

环境中耐锰细菌的筛选鉴定及除锰性能研究

目的从实际污染环境中筛选出耐重金属锰的菌株,研究其耐锰和除锰性能,并进行菌种鉴定,为微生物修复锰污染提供更好选择。方法从潍坊、日照、南京等地区的27份土壤和污水样品中筛选出耐锰、除锰能力较强的细菌,用电感耦合等离子体质谱测试其耐锰性能、除锰离子能力和对其他常见重金属的去除能力,并进行细菌鉴定。结果筛选出的3株细菌(编号为M2、M7a及M9)对1.0 g/L以内的Mn^(2+)去除率大于90%,且可以针对Mn^(2+)浓度较高的样品进行处理;3株细菌处理Mn^(2+)的浓度适宜范围分别为2.5、4.0、3.5 g/L以内(去除率>60%),最高耐受Mn^(2+)浓度分别为4.5、8.0、8.0 g/L;3株细菌对Cd^(2+)和Zn^(2+)同样具有较好的耐受性和去除能力。通过16S r DNA测序及Biolog生化鉴定,将菌株M2鉴定为木糖氧化无色杆菌,菌株M7a和M9均为黏质沙雷菌。结论本研究筛选获得的3株细菌除锰能力强、耐锰性能优良,丰富了国内外现有的耐锰除锰菌种库,在微生物修复锰污染领域具有广阔应用前景。

铁-锰氧化鞘细菌的生境条件及分离鉴定

从水库采集不同季节和不同水层的水样及水下输水管道堵塞物进行分析和分离，结果表明，铁-锰氧化鞘细菌分布在水库不同水层的低浓度有机营养的水流和水下输水管道的堵塞物中．该菌在水库中较适的生境条件在夏秋两季，温度为２１—２５℃、ｐＨ６．１６—６．８７，总铁含量＞０．４３ｍｇ／Ｌ和微氧环境的中下层及底层。该菌的分离采用富集培养和限制营养浓度的选择培养基．富集鞘细菌以尿素－葡萄糖－无机盐培养基和Ｓｔｏｋｅｓ培养基为较有效培养基，富集和分离铁-锰氧化鞘细菌以Ｗｉｎｏｇｒａｄｓｋｙ铁细菌培养基和Ｍｕｄｅｒ锰培养基为有效培养基，添加０．５ｕ／ｍＬ青霉素钠可提高铁－锰氧化鞘细菌的出菌率，可选择ＣＧＹ培养基进一步纯化。分离到２株：ＦＣ７７１－１和ＦＣ９７７１－２，经形态和培养特征的初步鉴定，ＦＣ９７７１—１属球衣菌属（Ｓｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ），ＦＣＰ７７１－２属于纤发菌属（Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ）。

不同添加剂对聚乙烯醇固定化锰氧化细菌的影响

为了研究海藻酸钠、琼脂、碳酸钙、活性炭4种添加剂对聚乙烯醇固定化锰氧化细菌的影响,通过环境扫描电镜进行观察.结果表明:不加添加剂的聚乙烯醇交联后内部分布不均匀,结构中存在外致密层;加入琼脂可明显缓解外致密层的形成,微观孔隙数量增加;加入碳酸钙后聚乙烯醇颗粒直径缩小,内部孔隙的壁厚较大;碳酸钙和活性炭的加入不利于聚乙烯醇形成微观孔隙;海藻酸钠和琼脂恶化了聚乙烯醇颗粒的水溶膨胀性,而碳酸钙和活性炭有助于改善水溶膨胀性;当添加剂加入量低于1%时,4种添加剂都可改善聚乙烯醇的机械强度,加入过多添加剂会使机械强度下降;加入活性炭有利于提高聚乙烯醇固定锰氧化细菌的活性,而碳酸钙使固定细菌的机械强度改善最为明显.

锰细菌的选育及其固定化除锰

从成熟滤柱中成功筛选出3种具有去除Mn2+效果较强的革兰氏阳性细菌,并对其生理生化特性进行详细研究。3种菌体适宜生长的pH值和温度范围很广,在富营养和贫营养条件下都可以良好生长,并对Mn2+去除效果很好,去除率均在86%以上,去除率增高阶段对应菌体的对数生长期阶段。采用聚乙烯醇和海藻酸钠混合包埋的方法将菌体包埋,制成的固定化颗粒机械强度高,传质性能好;固定化颗粒与廉价河砂混合填埋的柱子对贫营养模拟水中的Mn2+去除效果很好,3种菌体最大去除率均大于85.6%。

氧化铁锰鞘细菌研究

氧化铁、锰鞘细菌是一类具有催化铁、锰氧化能力的丝状菌 ,由于它在环保上具有重要的意义 ,因而日益受到人们重视。本文综述了其分类、作用机理及应用等几方面的研究概况 ,并对这一领域今后的发展作了展望。

自然水体中铁-锰氧化细菌的研究

通过在河流中悬吊自行设计的载玻片架,获取了具有由铁-锰氧化细菌产生的特异的铁锰氧化物结构的生物膜,设计了4种培养基,采用2种不同的细菌分离方法,对生物膜上的铁细菌进行分离,应用荧光X射线分析仪(XRF)分析了分离菌株产物的化学元素组成,并对分离菌株的铁锰氧化形态进行了观察.研究发现,铁细菌2号培养基为合适的分离培养基;采用平板涂布法分离出的2株氧化铁和锰的细菌,经系统发育地位的分析确定为纤发菌属;对运动纤发菌的产物分析确定无定形铁和锰为其主要金属元素;形态观察确定霍氏纤发菌呈树枝状鞘结构,而运动纤发菌呈蛛网状鞘结构.采用原位培养法分离出1株具有独特铁锰氧化物结构的细菌,经基因序列比对,确定为丛毛菌属.该实验获得的3株铁-锰氧化细菌的序列为设计针对于自然水体中的铁-锰氧化细菌FISH探针及PCR引物提供了关键数据.

聚乙烯醇固定锰氧化细菌的试验研究

在传统聚乙烯醇-硼酸固定法的基础上,利用不同交联剂与聚乙烯醇二次交联进行聚乙烯醇固定锰氧化细菌的试验研究,以克服传统交联法水溶膨胀性的缺点。结果表明:磷酸氢二钠作为交联剂时,固定细菌的活性较高,但是其固定细菌的机械强度较差,限制了磷酸氢二钠的应用;硫酸钠、硝酸钠、氯化钙作为交联剂时,可以改善聚乙烯醇的水溶膨胀性,固定细菌的机械强度较高,但传质效果差,导致固定细菌的活性较低,对此可通过向聚乙烯醇载体中加入活性炭,以改善其传质性,提高固定细菌的活性;而戊二醛因其具有毒性,且固定细菌的机械强度差,不宜作为交联剂。

生物滤层中铁、锰氧化细菌的时空分布特征

以生物滤柱为反应器,对含铁、锰地下水进行处理.试验表明,沿层深度由于环境、底物浓度及运行条件的不同,除铁除锰生物滤层内细菌数量及其分布在时间和空间上都呈动态变化.滤层内除锰能力的变化趋势和特点与滤层内细菌数量及其分布的变化规律大体上是一致的.

细菌浸锰及其半工业性试验

氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidant)T-M 菌株氧化黄铁矿产生铁离子和硫酸用于浸锰的研究,已在实验室和半工业性的试验中获得成功。T-M 菌株对不同地质成因和产地的黄铁矿均具有较强的氧化力,可以快速和连续地提供含总铁量25g/L,硫酸根量74—75g/L 和 pH 0.7—0.8的浸矿剂,用于含碱性脉石较高、高磷低锰难选矿的浸出效果显著,浸出锰溶液含锰12g/L,锰浸出率90%以上,获得符合国家标准的电解 r-MnO_2产品,全工艺中锰的总回收率83.77%,达到锰与磷分离的目的,是一种可以就地取材、成本低、工艺流程简单、易于操作、效果稳定、又无环境污染的细菌浸锰新技术。

聚乙烯醇二次交联固定锰氧化细菌的试验

针对传统聚乙烯醇一硼酸法固定化颗粒粘连膨胀、机械强度差、硼酸对细菌具有毒性等缺点，该文采用二次交联法固定锰氧化细菌。分别考察了聚乙烯醇（PVA）浓度、二次交联pH值、二次交联时间、添加剂、包菌量对固定细菌膨胀性、机械强度、活性的影响。结果表明聚乙烯醇浓度的提高有利于机械强度的提高并降低膨胀率，但是会降低固定细菌活性；二次交联pH在8—10时机械强度较好，pH为8和9时活性最高；二次交联时间应大于8h，不宜超过48h；碳酸钙、活性炭有利于降低膨胀率，但是碳酸钙会降低细菌活性，活性炭会使机械强度降低；当包菌量大于4％时机械强度有明显的下降趋势，锰去除率随着包菌量的增加而增加。

一种锰氧化细菌的生长特性

采用平板菌落计数法测定了共生生金菌的生长曲线，查明了这种微生物的世代时间和比生长率，并就环境ｐＨ值对共生生金菌生长情况的影响进行了研究·结果表明，共生生金菌的生长速率是它催化锰氧化反应的关键制约因素，加快共生生金菌的生长速率，是强化碳酸锰矿石微生物氧化过程的有效途径·

软锰矿与细菌催化氧化二氧化硫

研究了软锰矿与锰氧化细菌、氧化亚铁硫杆菌催化氧化二氧化硫的过程,探讨了细菌在软锰矿脱硫体系中所起的作用。结果表明:锰氧化细菌粘附于软锰矿上,氧化Mn(Ⅱ)为Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ),强化软锰矿催化氧化二氧化硫效果;锰氧化细菌促进脱硫存在一个适应期,其后的强化作用随细菌浓度增加而增加;锰细菌与铁细菌存在协同效应,并与菌液组成的比例有关。

铁锰结核土壤锰氧化细菌多样性及新菌属分析

尽管细菌的锰氧化作用被认为是自然界中氧化锰矿物形成的主要成因,但目前国内外对陆地土壤环境中锰氧化细菌的种群组成与多样性方面的研究甚少。本研究对采集于山东崅峪一处含铁锰结核的棕壤进行了可培养锰氧化细菌分离、活性测定与多样性调查,结果发现表层土壤(A层:0～20 cm)的可培养锰氧化细菌是最丰富的,但是高锰氧化活性的细菌主要分布在心土层(B层:20～40 cm)和底土层(C层:>75 cm)。通过对具有高锰氧化活性的分离菌株16S rRNA基因的扩增、测序和序列BLAST比对分析,发现了7个此前未见报道的具有锰氧化活性的新菌属。此外,对5株具有高锰氧化活性的分离菌株和土壤样品的进行了16S rRNA基因V3产物的变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析,结果显示此5株高锰氧化菌株并非都是土壤中的高丰度细菌。