环境因素的影响在生物去除由嗜盐细菌:优化通过田口方法的统计方法

Zahra Kahrarian^1*,Mojtaba Taran²和Ahmad Tajehmiri^2,3

¹生物学系、理学院、Razi大学,科曼莎、伊朗

²生物学系、理学院、Razi大学,科曼莎、伊朗

³生物技术和化学工程系,伊斯兰自由大学,科曼莎分支,科曼莎,伊朗

*通讯作者:: Zahra Kahrarian
生物学系,
Razi大学理学院
科曼莎,伊朗
电子邮件:(电子邮件保护)

收到日期:25/09/2018;接受日期:09/10/2018;发表日期:16/10/2018

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文摘

背景和目的:随着行业的重金属进入的风险环境增加了。工业污水是水污染的重要来源。重金属,包括镉毒性对人类和环境的影响。今天,使用微生物,包括细菌,在生物精炼被认为是环保和成本有效的方法。在这项研究中,的能力Halomonas elongataIBRC-M10433应变与湖沉积物Urmia去除镉金属被认为是。本研究的目的是为了优化金属镉的去除的环境条件Halononas elongataIBRC-M10433。

方法:田口实验设计方法来确定最优条件相对于环境因素如氯化铵(NH)₄Cl)的氮和磷钾(K2HPO₄)作为源生物除磷和镉浓度的镉由细菌进行了研究Halomonas longataIBRC——M10433。

材料与方法:田口实验设计的目的是确定的相对最优条件环境因素如氯化铵(NH)₄Cl)的氮、钾磷酸盐(K2HPO₄)作为磷源、镉浓度镉生物降解通过Halomonas ElongataIBRC-M10433进行了研究。使用Qualitek-4软件进行数据分析,确定各因素的相对重要性。

结果:最佳吸收条件在磷酸钾0.3 g / L, 100毫克镉和氯化铵2 g / L决心在37°C和pH值7。

讨论和结论:由于高成本和环境问题,传统的方法去除重金属是一个有效的和成本有效的生物去除。相对盐细菌的使用是有益的在bio-refining高吸收的重金属。

关键字

生物去除;镉;田口、重金属;Halomonas elongata

介绍

随着工业的发展,生活条件有所改善,但大量的污染物的释放到环境中,进行了通过空气、水和土壤影响生活(1]。重金属的大量使用导致有毒物质的释放到环境中(2]。在低浓度,金属通常在生产中发挥重要作用的酶作为生物过程的重要组成部分。但在浓度高于一定水平,他们可能有毒3]。

金属的主要危险是稳定和抵制分解在环境4]。重金属有害细胞,因为抑制proteisynthesis,保护酶的过程和阻止细胞分裂5]。镉引起的急性和慢性疾病,如癌症、肾病、肺疾病,减肥、肾脏损害、消化和骨骼不适(6]。镉吸收钙和铁的吸收,有相同的机制,从而取代必不可少的元素,从而增加铁含量(7]。生物清理过程中,细胞组件或微生物的代谢活动可以用来除去环境中的有毒物质,并将其转换成无毒、无害的物质(8]。生物吸收的过程是经济、环保和高吸收效率(9]。不同的微生物耐药性机制促进细菌的生物净化作用[10]。增加盐浓度可以致命的微生物。然而,抗盐溶性细菌取决于钠离子和钾离子和至关重要的增长和酶的活性和泵11]。最佳环境条件使细菌生长和繁殖,和不良环境降低了他们的增长(12]。

本研究的目的是探讨环境因素对金属镉的去除水溶液Halomonas elongataIBRC-M10433。在这项研究中,与田口方法,影响因素之间的关系吸收过程。使用最优条件下,测定的因素。优化环境条件将会增加效率。温度范围是一种天然的温度,不需要冷却和加热成本在工业规模。吸水量最低的消费,最吸收能力是经济实惠。

材料和方法

的Halomonas拉长IBRC-M10433细菌从伊朗准备生物资源中心。培养基含有硫酸镁1.5 g / L, 2.3 g / L氯化铵、1.5、2、2.5 g / L磷酸钾(0.03,0.6,0.9)g / L硫酸铁,葡萄糖10 g / L,氯化钠150 g / L,氯化镉(50,100和200 ppm)是由不同稀释的镉(50,100和200 ppm)添加到培养基(pH值,7)。他们然后由高压蒸汽消毒。文化媒体被接种10⁷CFU /毫升Halomonas拉长IBRC-M10433细菌,5%文化,种植在摇晃孵化器37°C (100 rpm)。48小时后,当增长阶段完成后,细菌沉淀在10000 rpm 12分钟。镉的数量在1毫升的上层清液是由原子吸收(Inc .瓦里安Spectr AA220)正如去年推荐的人员(13]。

实验设计

实验设计我们使用田口方法和Quailtek-4软件(v 14.5,纽特公司,美国)。生物去除的影响因素。金属的浓度等因素,在北半球₄Cl和KH₂阿宝₄在测试镉去除隔离(表1)。

3级	2级	1级	因素
2.5	2	1.5	NH₄Cl g / L
0.9	0.6	0.3	KH₂警察丁g / L
200年	One hundred.	50	浓度Cd ppm

表1:因素和水平中使用田口方法对调查镉的生物修复h .拉长IBRC-M1043。

统计分析

为了研究不同条件对删除的镉离子的影响我们使用方差分析和数据分析QULITEK-4软件。

结果

本研究的结果表明,嗜盐细菌高效生物细化和重金属污染的控制工业废水。田口实验设计和成就是一个合适的方法来优化条件。在这个方法中首先确定的影响因素及其浓度。在最近的研究中三个因素的影响镉金属(50,100和200 ppm), NH₄Cl(1.5, 2和2.5)g / LKH₂阿宝₄(0.03,0.6,0.9)g / L对重金属的去除h .拉长IBRC-M10433检查。去除镉金属更高的效率(80%)在50 ppm集中发生在文化中包含KH₂阿宝₄0.3 g / L,在北半球₄CL pH值7 g / L和37°C (表2)。在不同的细菌生物去除优化pH值的范围是5 - 7 (14]。

实验数	NH₄Cl g / L	KH₂阿宝₄g / L	浓度Cd ppm	生物修复率(%)
1	1.5	0.3	50	80年
2	2	0.6	50	74年
3	2.5	0.9	50	35
4	1.5	0.3	One hundred.	69.50
5	2	0.6	One hundred.	77.50
6	2.5	0.9	One hundred.	59
7	1.5	0.3	200年	63.50
8	2	0.6	200年	60.75
9	2.5	0.9	200年	60.50

表2:田口方法和相应的镉的生物修复h .拉长IBRCM1043。

金属镉的去除率最高达到KH的不同情况₂阿宝₄NH (0.3 g / L)₄CL (1.5 g / L)和镉(100 ppm) (表3)。

因素	水平	生物修复率(%)	生物修复率(%)
NH₄Cl g / L	1.5	63年	481.6±416.64
	2	68.7
	2.5	61.6
KH₂阿宝₄g / L	0.3	71年	376.19±416.64
	0.6	70.75
	0.9	51.5
浓度Cd ppm	50	66.6	78.8±416.64
	One hundred.	68年
	200年	58.7

表3:不同层次的影响因素对镉的生物修复h .拉长IBRC-M1043。

与主镉浓度增加,删除的比例下降。镉的去除百分比50,100年和200年浓度降低的百分比与主要增加镉去除这种金属的浓度(图1)。随着北半球的浓度₄Cl,镉的去除百分比下降(图2)。随着KH的浓度₂阿宝₄镉的去除百分比下降(图3)。

microbiology-biotechnology-Graph-representing

图1:图代表下降百分比增加镉的去除主要镉的浓度。

microbiology-biotechnology-percentage-removal

图2:图代表下降百分比去除镉的NH浓度的增加₄Cl。

microbiology-biotechnology-removal-Cadmium

图3:图代表下降百分比随着镉浓度的KH₂阿宝₄

统计分析

为了研究不同条件对删除的镉离子的影响我们使用方差分析和数据分析QULITEK-4软件。差异的L1和L2(5.665)计算。的相对效应对1级2级添加剂。在相反的KH₂阿宝₄最低的平均(-2.5)。1级2级是减少的影响(表4)。

列# /因素	1级	2级	3级	L2-L1
NH₄Cl g / l	63年	68.666	61.583	5.665
KH₂阿宝₄g / l	71年	70.75	51.5	15年
Cd ppm	66.583	68年	58.666	1.417

表4:不同的因素对生物修复的影响h .拉长IBRC-M1043。

交互作用的双因素表明,镉的生物去除KH₂阿宝₄g / L x Cd(26.38%)和北半球₄Cl g / L x Cd(18.33%)的去除镉重金属有重要影响(表5)。这项研究的结果表明,在生物去除一个因素的影响取决于交互这个因素和其他因素。

相互作用的因素	列	SI (%)	上校	选择。
KH₂阿宝₄g / L x Cd	2 x 3	26.38	1	[1]
NH₄Cl g / L x Cd	1 x 3	18.33	2	[1]
NH₄Cl g / L xKH₂阿宝₄g / L	1 x 2	15.55	3	[1]

表5:互动的影响因素对生物修复镉的h .拉长IBRC-M1043elongate IBRC-M1043。

统计分析表明,北半球₄Cl和KH₂阿宝₄对重金属去除(有最高及最低的影响表6)。

因素	景深 (f)	平方和。 (年代)	方差 (V)	空燃比 (F)	纯粹的总和 (年代)	百分比 (%)
NH₄CL g / L	2	84.29	42.145	0.179	0	0
KH₂阿宝₄g / L	2	750.875	375.437	1.6	281.833	19.356
Cd	2	151.793	75.896	0.323	0	0
其他/错误	2	469.041	234.52			80.644
总	8	1456年				100.00

表6:方差分析测试田口再保险。

镉的生物去除有效参数是三级的葡萄糖。优化量的生物去除镉中检测出1级的KH₂阿宝₄NH (0.3 g / L)₄CL (2 g / L),一级的镉(100 ppm), pH值7和37°C。预期的结果在最优条件中检测出贡献78.831% (表7)。

列# /因素	级描述	水平	贡献(%)
NH₄Cl g / L	事实上a - level 2	2	4.249
KH₂阿宝₄g / L	事实二级1	1	6.583
Cd	事实c级2	2	3.583
总贡献因子			14.414
当前的平均性能			64.416
预期的结果在最佳条件			78.831

表7:预测的最大生物修复镉的最佳条件h .拉长IBRC-M1043。

讨论

通过增加金属离子的浓度,吸附剂数量的增加从而增加吸附的过程(15,16]。通过比较从本研究的结果与去年的出版物Halomona seurihalina存在镉(17]。最近的数据表明,Halomonas拉长IBRC-M10433is非常有用的重金属如镉的去除工业废水。不同浓度的影响因素除镉是有利的,确认最后的研究(18]。Sendstatein(1976)指出,无机氮和磷酸盐的加入可以提高生物降解的过程中,但不影响生物降解的数量(19]。Manasy等人报道HalomonasBVR 1 12.23毫克的最大吸收镉的浓度为200毫克/ L。这种细菌镉吸附容量高,吸收取决于pH值、温度和接触时间,取决于高盐浓度(雷竞技网页版20.]。在这个研究生物去除镉的能力引起环境h .拉长IBRC-M10433was检查。通过田口方法的结果进行了分析。最大的生物去除镉的有效因素h .拉长IBRC-M10433was确定。这项研究的结果表明h .拉长IBRC-M10433has去除的能力镉和其他重金属的工业废水。

确认

作者欣然承认研究委员会提供的金融支持Razi大学生物学系,理学院,科曼莎、伊朗。

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