Sphingopyxis sp.YF1吸附镉的特性及其机制

【背景】水中的重金属污染是一个严峻的环境问题,严重危害人体健康,利用微生物吸附剂修复重金属污染的水体是一种高效环保的方法。Sphingopyxis能够去除重金属,但是其去除水体中镉的研究很少,且其吸附镉的机理尚不清楚。【目的】以从水体中分离的Sphingopyxis sp.YF1为对象,探究该菌对镉的吸附特性和机制。【方法】分析在不同pH、接触时间及重金属初始浓度条件下YF1活菌和死菌对Cd^(2+)的吸附效果,对其进行动力学模型和等温模型拟合,通过扫描电镜和能谱(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS)观察镉在活菌和死菌细胞表面的富集,并通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析确定YF1菌中参与吸附Cd^(2+)的官能团,阐明YF1对镉的吸附机理。【结果】当pH值为3.0−5.0时,随着pH值的升高,活菌与死菌的镉吸附量都随着增加,pH值为5.0−7.0时,活菌与死菌的镉吸附量均无较大变化,吸附主要发生在前10 min,之后吸附速率逐渐降低,活菌和死菌吸附Cd^(2+)的过程更符合准二级动力学模型,表明菌体对镉主要是以化学吸附的方式进行;活菌和死菌等温模型拟合都更符合Langmuir模型,说明YF1对Cd^(2+)的吸附为均相吸附;活菌和死菌对Cd^(2+)的吸附量分别达到36.20 mg/g和62.98 mg/g;吸附后的活菌和死菌的细胞表面均有Cd(Ⅱ)沉积在菌体表面,活菌和死菌的−OH、C−(O,N)和−NO_(2)等基团参与了镉的吸附。【结论】Sphingopyxis sp.YF1菌具有较强的Cd^(2+)去除能力,该菌株在去除水体Cd^(2+)方面具有良好的应用前景。

重金属对脱氮副球菌YF1脱氮的影响

硝酸盐污染物与重金属复合污染是养殖水体中常见的难以处理的环境污染形式之一。本文研究不同重金属和硝酸盐共存对脱氮副球菌Paracoccus sp.YF1去除Zn(II)和硝酸盐的影响。结果表明,在单独存在Zn(II)的情况下,菌株的除锌效果不佳,仅为14.2%,在加入Cu(II)后可以促进对Zn(II)的去除,去除率上升到17.3%。低浓度的Zn(II)可促进生物脱氮效果,但随着Cu(II)的加入,会抑制菌株的生长并影响其脱氮能力。与Zn(II)单独存在的情况相比,其脱氮效率降低了37.5%。

金属纳米材料在厌氧条件下对脱氮副球菌反硝化作用的影响

以脱氮副球菌YF1为实验菌株,研究纳米Fe0和纳米Fe/Ni 2种金属纳米材料对菌体生长及其反硝化作用的影响。实验结果表明:添加纳米材料到反应体系中会降低实验菌株的生长量和生物反硝化作用,纳米Fe/Ni对实验菌株的毒性比纳米Fe0大。在含硝态氮初始浓度为100 mg/L的反硝化培养基中接种脱氮副球菌,于30℃培养20 h,脱氮率为89.47%,而菌+1 000 mg/L纳米Fe/Ni的体系脱氮率仅为64.33%;菌+1 000 mg/L纳米Fe0体系的脱氮率为76.36%。不同体系的反硝化过程均可采用零级动力学模型进行拟合(相关系数R2>0.92)。这2种金属纳米材料对实验菌株的生长量及其反硝化作用的影响程度,与体系的pH和温度有较大关系。