删除蒙脱石-锶荧光假制度

文摘

本研究进行了判断的能力荧光假单胞菌细胞,montmorinment及其复合材料积累锶从液体介质,并阐明微生物对锶的流动的作用。首先,锶(低于1000 ppm)没有影响新陈代谢的P。的荧光,根据生长曲线和红外光谱的结果。各种p . fluorescensmontmorinment系统暴露在解决100 ppm Sr2 +在液体培养基中区分其去除效率。实验结果表明,锶的去除率达到93.62%,93.38%,montmorillonite-P分别。荧光接触/非接触式系统。雷竞技网页版和删除过程可分为缓慢清除阶段(0 - 80 h)和快速去除阶段(80 - 120 h)。相对锶去除能力的土壤,在减少订单,实际土壤> P。荧光>消毒土壤- P。荧光系统>土壤消毒。结果除锶的组件系统显示,每股收益和死细胞中发挥了重要作用在去除锶在蒙脱石- P。荧光系统。这些结果表明,P .荧光中扮演重要角色删除由蒙脱石锶- P。荧光系统。

关键字

Montmorinment,荧光假单胞菌、锶、删除、矿物-微生物系统

介绍

城市化、人口和自然资源的扩大,与强化密切相关的工业活动,如采矿、轧机尾矿,金属加工,电镀核能测试、核废物处理、发电的核反应堆和事故产生的核能发电,导致环境污染的有害金属和放射性核素(1- - - - - -4]。核能对生物体和环境构成潜在威胁,由于长期放射性污染物产生核泄漏和不合适的处置核废料5- - - - - -6]。放射性污染是获得越来越多的关注最近的核电站。在放射性污染物,^90年Sr是最有害的放射性核素之一,它由一个释放的放射性核素的最大比例从2011年的福岛第一核电站事故由于9.0级地震和海啸。有几种方法来管理放射性核素污染,如物理法、化学法和植物修复法(7- - - - - -9]。然而,这些方法也有一些不足之处。已经有大量的关注使用矿物-微生物系统放射性核素和重金属的去除的解决方案。

膨润土已经被提议作为缓冲材料核废料地质处置系统的高水平(10]。以蒙脱石为主要组件,膨润土预计强烈吸附cs和裂变产物,如137^90年老蒙脱石粘土矿物组成的各种土壤、沉积物在减少环境中,和膨润土的主要成分,它是一个候选人的回填材料放射性废物库(11]。蒙脱土作为吸附剂对各种金属阳离子,包括Pb (II)和U (VI)。蒙脱石粘土矿产有伟大的比表面和金属吸附的最优属性。他们也能够复杂类型的有机和高分子化合物在其表面12]。粘土矿物蒙脱石已经测试了广泛的吸附剂去除有毒重金属从几年前的水解决方案。的作品关注粘土及其改进形式(酸活化后,夹层和煤柱)被用作吸附剂去除水中重金属以及pH值等实验条件,温度、吸附剂和数量被吸附物浓度影响了吸附能力进行了调查。

生物方法是廉价和有效的治疗金属废水和原位生物修复金属(根)的污染,对金属进展甚微(根)复苏13]。微生物,如细菌、真菌和藻类被广泛用作金属吸附剂。和它的数量可以高达1012 / g土壤(14]。在自然的土壤细菌是无处不在的。细菌能够吸收微量元素在他们的细胞,再释放他们15]。我们已知的微生物往往是密切与矿物相混杂在一起,形成复杂,高水分、高表面积复合材料通过有吸引力的范德华相互作用、氢键、离子桥接。

蒙脱石粘土和细菌有明显的金属吸附能力。粘土或细菌难以分离的解决方案当用作吸附剂材料(16]。格雷姆·f·莫理显示混合物的蒙脱石和真菌生物量减少吸收的金属(17]。Nagina Parmar表明不能存活S.alga明显细胞和细胞信封可以吸附大量的Sr^{2 +}(18]。陈研究生命和非生命物质的能力p . putidaCZ1细胞,粘土及其复合材料积累的液体培养基中铜和锌。他们的研究结果表明,细菌发挥重要作用在调节土壤环境中重金属的流动(19]。尽管大多数研究已经检查金属绑定使用孤立,singlecomponent系统,如纯化粘土或细菌墙壁和提供金属吸附的基本机制的信息,它不直接适用于金属土壤中的行为,这是更复杂的。很多工作致力于重金属吸附和相关生物学机制和矿物质(20.- - - - - -24),但少了锶的研究关注于消除细菌和矿物通过接触/非接触式系统之间的交互,这是代表了土壤中锶的地方。雷竞技网页版

本研究的目的是评估除锶montmorinment——的能力p .荧光系统,包括montmorinment -p .荧光雷竞技网页版接触和非接触式系统、活细胞坏死细胞和每股收益。

方法和材料

制备微生物

荧光假单胞菌(革兰氏阴性),四川盆地的草坪土壤隔绝,中国,被其形态和16 s rRNA基因序列(加入基因库号:HM468063)。这一毒株是一个正常的土壤居民,尤其是在草甸土。细菌细胞的大小是0.7 - -0.8μmμm -2.8×2.3。在接种之前,文化是保持在琼脂偏和储存在4°C。含糖培养基的组成(每升)6克的葡萄糖(GLU), 3 g的牛肉膏,10 g的蛋白胨,5 g的氯化钠。文化的pH值的解决方案是调整到7.0 - -7.2与盐酸或氢氧化钠。在上述条件下,p .荧光在35°C孵化24小时期间固定文化。

制备粘土

膨润土收集新疆阿尔泰地区的在中国学习的影响正常土壤细菌在夹层粘土矿物的特征。膨润土所确定的化学成分光谱仪,在质量百分数:SiO₂59.65;艾尔₂O₃18.06;菲₂O₃4.22;分别以2.54;曹,1.41;Na₂啊,2.92;K₂啊,1.77;MnO, 0.03;TiO₂0.39;P₂O₅0.04;地面读数,0.04;损失点火,8.90。本研究中使用的膨润土是地面和渗收集谷物< 200目(大约75μm)。

制备的锶溶液

锶解决方案(0、10、25、50、100、250、500、1000、5000 ppm)是由稀释10000 ppm锶股票的解决方案是通过溶解在硝酸锶盐的重量形式,Sr(没有₃)₂,分析品位。稀释溶液在室温下准备在超纯水(MΩ15.0厘米)。然后锶溶液稀释的浓度为0,10、25、50、100、250、500、1000年,分别为5000 ppm。

实验的细菌增长

实验是在50毫升厄伦美厄烧瓶进行包含20毫升的锶含糖培养基。锶浓度包括0、10、25、50、100、250、500、1000、5000 ppm。p .荧光在他们的固定相是注入到烧瓶。注入的比例1:9 9 (v: v)。然后由瓶混合1分钟。0.2毫升混合解决方案是注入Bioscreen C .蜂窝板的温度和时间的测试条件是35°C, 45 h。所有样本一式三份分析。实验治疗与锶(100年,1000 ppm)培养1 d, 5 d分析其表面组织的变化,分别。

批量删除锶的实验

在250毫升厄伦美厄烧瓶实验包含100毫升的锶含糖培养基。锶浓度100 ppm。p .荧光在他们的固定相是注入到烧瓶。粘土股票和实际土壤股票的解决方案准备在含糖文化媒介1.6 g / L,然后p .荧光接种(1:9 9 v: v)。非接触式系统是由透析袋(MW: 800雷竞技网页版0 - 14000,直径:36毫米)。它是用来分离微生物从蒙脱石细胞表面。然后在一个孵化器孵化瓶(35°C, 150转/分钟)。样本的悬浮液体(5毫升)然后把离心机(10000 rpm, 10分钟,4°C)获得集中样本自动扫描利用icp - aes。

分析技术

菌株的生长曲线监控使用Bioscreen C(芬兰)。表面组织的变化进行了分析,傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪(美国)。残留的浓度锶吸附介质的决心使用自动扫描利用icp - aes(美国)。

数据分析

老的浓度^{2 +}切除治疗后自动扫描利用icp - aes测定。金属切削率(n)确定如下:

其中n(%)的去除效率是老吗^{2 +}C0, Ct (ppm)是金属离子的初始浓度和金属离子浓度测试时间。

所有样品都是一式三份分析。相对标准偏差(rsd)小于5%的人获得复制样品。

结果和讨论

老^{2 +}宽容的P.fluorescens

的增长P.fluorescens:的生长曲线P.fluorescens不同浓度的Sr^{2 +}所示的是图1。结果表明,P.fluorescens可以正常生长,当老的浓度^{2 +}在1000 ppm。适应阶段持续了7.0 h。7.0 h,时P.fluorescens开始进入日志阶段。固定相开始从15.0 h。当老^{2 +}添加到培养基,P.fluorescens可能会比对照组,老而受到影响^{2 +}。P.fluorescens不可能成长Sr的浓度^{2 +}达到5000 ppm。老^{2 +}下,浓度1000 ppm,不能影响的代谢P.fluorescens。我们可以看到图1的增长P.fluorescens和老100 ppm是最好的吗^{2 +}在液体。

红外光谱分析P.fluorescens

红外光谱的结果P.fluorescens不同浓度的Sr^{2 +}所示的是图2。当老的浓度^{2 +}100,1000 ppm,生长时间是24小时,红外光谱的结果吗P.fluorescens与对照组相同的老并没有添加^{2 +}。然而,当文化的时间达到了120 h,红外光谱的结果P.fluorescens也没有变化。红外光谱分析结果表明,P.fluorescens没有表现出任何差异官能团和峰值位置。结果回声与生长曲线的结果(图1)。因此,当老的浓度^{2 +}100、1000 ppm的代谢没有影响吗P.fluorescens。

分析老^{2 +}删除了蒙特-P.fluorescens雷竞技网页版接触系统

Sr^{2 +}蒙脱石-的去除率P.fluorescens雷竞技网页版联系系统所示图3。Sr^{2 +}蒙脱石的去除率为27.15%。时4 h和12 h, Sr^{2 +}蒙脱石的去除率达到6.89%,8.67%,分别高于P.fluorescens在同一时间。在80 h, Sr^{2 +}的去除率P.fluorescens很穷,只达到了24.61%。时4 h和12 h, Sr^{2 +}的保留率P.fluorescens只有0.67%,3.57%。原因是P.fluorescens在适应阶段。当时间到达80 h, Sr^{2 +}的去除率P.fluorescens迅速增加。120 h时,它的老^{2 +}去除率达到96.49%。在蒙脱石-P.fluorescens雷竞技网页版接触系统,在80 h, Sr的最大^{2 +}去除率仅为26.89%。老^{2 +}去除率的系统也迅速增加的时候达到了80 h,类似于对照组P.fluorescens。老^{2 +}去除率达到93.62%时120 h,老的初始阶段^{2 +}去除率可分为缓慢清除阶段(0 - 80 h)和快速去除阶段(80 - 120 h)。蒙脱石在初始阶段中扮演主要的角色。和P.fluorescens在后期阶段中扮演主要的角色。这些数据表明蒙脱石-P.fluorescens雷竞技网页版接触系统有很大的潜力在土壤环境中锶保留和迁移。矿物的主要作用和细菌提供了在不同的阶段。

分析老^{2 +}删除了蒙特-P.fluorescens非接触式雷竞技网页版系统

图4显示了由蒙脱石-锶去除率P.fluorescens非接触式雷竞技网页版系统。它是类似于蒙脱石-P.fluorescens雷竞技网页版接触系统(图3)。还分为慢慢消除阶段和快速删除阶段。蒙脱石在初始阶段,扮演了主要角色P.fluorescens在后期中扮演关键的角色。总的来说,矿物中发挥关键作用的细菌,细菌的系统。蒙脱石的锶去除率仅为6.04%。而蒙脱石-P.fluorescens非接触式雷竞技网页版系统达到93.38%的5 d。非接触式系统的锶去除率仅为8.73%,第四天。

分析老^{2 +}删除的土壤

锶去除率的实际土壤所示图5。实际土壤样品、锶的去除能力最高。老^{2 +}实际土壤去除率达到94.53%。而锶的去除率消毒土壤仅为10.80%。其原因可能是微生物被高温(121°C)和消毒土壤微生物数量是有限的。老^{2 +}矿物在土壤消毒的去除率低于微生物,这是符合蒙脱石在这项研究的影响。在灭菌土壤-P.fluorescens老系统,^{2 +}去除率达到88.37%。老^{2 +}的去除率P.fluorescens已经上升到93.66%。因此,相对老^{2 +}清除能力的实验,在减少订单,实际土壤>P.fluorescens>消毒土壤-P.fluorescens系统>土壤消毒。结果表明,Sr^{2 +}在第三天去除率迅速增加。它除可分为两个阶段,慢慢地去除阶段和快速删除阶段。例如,老^{2 +}消毒土壤-的去除率P.fluorescens系统在第三天仅为19.08%。老^{2 +}实际土壤的去除率仅为4.61%的第四天。因此,这些结果表明,细菌发挥了关键作用在去除锶mineral-bacteria系统。无论原来的土壤细菌接种隔离细菌,他们都可以改善土壤的锶去除能力。

分析老^{2 +}删除的组件系统

图6使用蒙特代表锶去除率,生活细胞、EPS和死细胞。蒙脱石-的组件P.fluorescens系统包括蒙脱石、活细胞,坏死细胞和细胞外代谢(EPS)。结果显示每个组件使用的相对锶去除率在这项研究中,在减少订单,EPS活细胞坏死细胞> >蒙脱石>。蒙脱石的去除率,活细胞,坏死细胞,每股收益是27.15%,9.12%,58.96%,和87.56%,分别。很明显表明,EPS和死细胞中发挥主要作用消除在蒙脱石-锶P.fluorescens系统。结合分析图3- - - - - -5EPS中发挥了主导作用,消除在蒙脱石-锶p .荧光雷竞技网页版接触/非接触式系统。可能的机制可能是锶可以绑定EPS因为每股收益有不同重金属活性功能结合位点。在慢慢去除阶段,蒙脱石起到了关键的作用,因为它的快速吸附能力。虽然montmotillonite为1.6 g / L的浓度很低,它在早期达到吸附平衡。因此,在80 h时,老^{2 +}在蒙脱石-去除率低于30%P.fluorescens雷竞技网页版接触/非接触式系统。在快速去除阶段,EPS中主要功能可能是络合和高度功能结合位点。在80小时的时候,P.fluorescens在稳定的成熟期,每股收益达到最大的内容。活跃的功能结合位点的数量对消除锶每股收益有很大的影响。

限制和影响

这项研究有一些局限性。我们研究了锶在液体蒙脱石-去除能力P.fluorescens雷竞技网页版接触/非接触式系统。我们也评估了锶去除能力实际土壤在相同的实验条件。我们澄清除锶降序的组件系统和EPS在这个体系中发挥着重要作用。然而,这篇论文没有说明删除蒙脱石-锶的机制P.fluorescens系统,没有说明的主要组件和表面官能团P.fluorescens这可能与锶高度结合的能力。因此,本研究需要进一步研究。本文是基于迁移速度缓慢的特点和高危害的重金属在土壤中,它将提供一个新的景象的原位修复重金属和基本数据。

结论

蒙脱石和细菌之间的相互作用在环境中无处不在,因为都是大范围的土壤中。他们也有深远的影响对环境的重金属或运输过程放射性核素离子。本研究结论的有效性使用montmorillonite-bacteria系统去除液体培养的锶。锶(1000 ppm)的代谢没有影响P.fluorescens结果显示,生长曲线和红外光谱。锶的去除率达到93.62%,93.38%,分别在蒙脱石P.fluorescens雷竞技网页版接触/非接触式系统。和删除过程可分为缓慢移除阶段(0 - 80 h)和迅速消除阶段(80 - 120 h)。相对锶锶清除的清除能力实际土壤,在减少订单,实际土壤>P.fluorescens>消毒土壤-P.fluorescens系统>土壤消毒。除锶的组件系统的结果显示,每股收益和死细胞中发挥主要作用消除在蒙脱石-锶p .荧光系统。这些结果表明,细菌在调节发挥重要作用在土壤环境中重金属的流动。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(41130746和41130746)和研究生创新基金项目由西南科技大学(排名14 ycxjj0033)。我们也感谢分析测试中心的帮助西南科技大学。

引用

1. 直到我和甘h . 2008。辐射风险评估和环境分析。牛津大学出版社。纽约。
2. MashkaniSG和Ghazvini天车。生物技术的潜力Azollafiliculoides吸附Cs和Sr:应用micro-PIXE吸附重金属的测定。生物技术2009;100:1915 - 1921。
3. Mosquera B, et al . 2006。土壤污染后137 Cs分布在热带树木。环绕。Exp。机器人。55:273 - 281。
4. Zouboulis AL, et AL。生物吸附的有毒金属水解决方案由细菌菌株分离metal-polluted土壤。过程的生物化学2004;39:909 - 916。
5. El-KamashAM。评价沸石吸附去除的一个c +和Sr2 +离子从水解决方案使用批处理和固定床列操作。《危险Materials2008;151:432 - 445。
6. 帕维尔CC和Popa k Cs +离子交换过程的调查和由ETS Sr2 +阳离子材料。化学工程杂志2014;245:288 - 294。
7. Missana T, et al .吸附锶到伊利石/蒙脱石粘土混合。地球物理和化学2008;33:s156-s162。
8. 陈JP。批处理和连续Addorption锶的植物根组织。生物技术1997;60:185 - 189。
9. Nazeri Y, et al。新菌株生物吸附Cs + (NRC-BT-2)。国际大会系列2005;1276:272 - 273。
10. Olivelli女士,et al。铀Montmorillonite-Biomass吸收的复合物。工业化学与工程化学研究2013;52:2273 - 2279。
11. Bhattacharyya公斤与Gupta党卫军。一些重金属吸附在自然和修改高岭石和蒙脱石:复习一下。放置胶体接口Sci 2008;140:114 - 131。
12. Greathouse JA和西冈沿水结构和水铀酰(VI)吸附平衡到外部表面的铝膨润石,蒙脱石,和叶蜡石:结果从分子模拟。环绕。科学。抛光工艺2006;40:3865 - 3871。
13. 毛黄,et al。生物吸附铯(I)的水溶液的小说exopolymers分泌的荧光假单胞菌c - 2:平衡和动力学研究。环境科学学报2011;23日:1104 - 1112。
14. 公园Y, et al。除钴、锶和铯的放射性洗衣废水通过molybdophosphate-polyacrylonitrile铵(AMP-PAN)。化学工程杂志2010;162:685 - 695。
15. 摩天FG, et al。保留锶、铯、铅和铀从地下环境中细菌的铁氧化物。应用地球化学2000;15:1035 - 1042。
16. 穆勒B。影响细菌的荧光假单胞菌及其遗传衍生品蛭石:对微量金属含量和粘土矿物学性质的影响。Geoderma 2009;153:94 - 103。
17. 莫理GF和盖德通用。吸附有毒金属的真菌和粘土minerals.Mycol。ResM1995;99:1429 - 1438。
18. Parmar N, et al。固相捕获锶的铁还原菌ShewanellaalgastrainBrY。化学地质学2000;169:281 - 288。
19. 陈XC et al .交互的假单胞菌putida CZ1粘土和固定铜和锌的复合能力的解决方案。生物技术2009;100:330 - 337。
20. 李W, et al . Adsorption-desorption锶的海域使用有氧颗粒。《台湾化学Engineers2013研究所;44:454 - 457。
21. Rawat N, et al。评估包含macrocyclicionophore支撑液膜的选择性去除锶的核废料的解决方案。膜Science2006杂志;275:82 - 88。
22. 穆沙拉夫阿里Sk。设计和筛选合适的配体/稀释剂系统删除Sr2 +离子从核废料:密度泛函理论模型。计算和理论化学2014;1034:38-52。
23. 小TD, et al。离子强度对锶吸附到细菌,铁氧化(¢…¢)和复合细菌- Fe(¢…¢)氧化物表面。应用地球化学2001;16:939 - 946。
24. 摄影记者,et al .生理和行为的荧光假单和双应变下生物膜不同的流体动力学压力。国际食品微生物学杂志2008;128:309 - 316。