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牡蛎中重金属镉、铅的富集及脱除方法的研究

作 者: 程珊珊
导 师: 章超桦
学 校: 广东海洋大学
专 业: 水产品加工及贮藏工程
关键词: 壳聚糖 N,O-羧甲基壳聚糖   金属硫蛋白
分类号: X174
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


随着工农业生产的加速发展,大量的工业废水和生活污水排入水环境,养殖海域中重金属含量不断增加。贝类是滤食性生物,能将水体中的重金属富集于体内,特别是广泛存在于水环境中的(Cd)、(Pb),已对水产品的安全构成了较大的隐患。同时,重金属具有难降解、生物放大等特点,会通过食物链传递给人类,对人类的健康构成潜在威胁。目前,贝类净化主要针对致病性微生物,对于重金属污染贝类还没有有效的处理方法,因此对有效减少或脱除贝类体内重金属残留的研究具有重要意义。壳聚糖(chitosan, CTS)具有来源广、无毒、可生物降解及螯合重金属等特点,本文采用单因素实验法和吸附动力学、热力学方法,研究了壳聚糖及其衍生物N,O-羧甲基壳聚糖(N,O-carboxymethyl chitosan, N,O-CMC)对单一和混合溶液中重金属Cd2+、Pb2+的吸附性能;并通过建立Cd2+、Pb2+污染的牡蛎模型,对蓄积过程中的重金属含量和诱导的金属硫蛋白(metallothionein, MT)含量的测定,揭示重金属在牡蛎体内的存在形式,再进行牡蛎活体重金属排出的研究。为有效降低或脱除鲜活贝类重金属残留提供了一定的理论基础,为水产品安全、人类健康提供了一定的保障。本论文可得到以下结论:(1)研究了pH、温度、反应时间、吸附剂添加量和初始金属离子浓度等因素对壳聚糖吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:在单一溶液中,pH、温度、反应时间、吸附剂添加量和初始金属离子浓度对壳聚糖吸附Cd2+、Pb2+均有较大的影响,但温度对混合溶液中Cd2+、Pb2+吸附的影响不大。壳聚糖对单一和混合溶液两种体系中Cd2+、Pb2+的吸附动力学,都符合Lagergren速率方程二级吸附模型。壳聚糖对两种体系中Pb2+的吸附热力学都符合Langmuir等温式;其对单一溶液中Cd2+的吸附热力学也符合Langmuir等温式,而对混合溶液中Cd2+的吸附不符合。(2)分析了pH、温度、反应时间、吸附剂添加量和初始金属离子浓度等因素对N,O-CMC吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:pH、反应时间、吸附剂添加量和初始金属离子浓度对N,O-CMC吸附单一和混合溶液两种体系中Cd2+、Pb2+都有较大的影响。N,O-CMC对两种体系中Cd2+、Pb2+的吸附动力学,都符合Lagergren速率方程二级吸附模型;其对两种体系中Cd2+的吸附热力学都只在一定的浓度范围内符合Langmuir等温式,而对Pb2+的吸附热力学在实验范围内都符合Langmuir等温式。(3)牡蛎对重金属Cd2+、Pb2+有很强的富集能力,具有一定的时间和剂量效应,且牡蛎对Cd2+的富集能力显著高于Pb2+。重金属暴露2 d时,各暴露组牡蛎体内相应重金属含量就基本都超标;Cd2+、Pb2+在牡蛎体内富集的同时还会诱导MT的大量合成,两者之间具有一定的相关关系。将壳聚糖和N,O-CMC添加到分别暴露Cd2+、Pb2+的牡蛎中,发现其对牡蛎体内Cd2+、Pb2+均有一定的清除作用。同体外实验相似,N,O-CMC处理组对Cd2+、Pb2+消除效果更好,其中添加N,O-CMC处理的Pb2+轻度污染牡蛎体内Pb2+含量在第6 d已经达到食用标准,为0.73 mg/Kg。(4)对Cd、Pb诱导牡蛎体内MT进行分离纯化,经过酸处理实验、过柱后收集液中金属离子的测定和毛细管电泳检测证实了牡蛎体内富集的金属离子与MT发生了结合。

全文目录


摘要  6-8Abstract  8-131 文献综述  13-21  1.1 水体中重金属的危害  13-14  1.2 贝类安全性  14-15  1.3 镉、铅在贝类中的蓄积  15    1.3.1 贝类对Cd 的蓄积  15    1.3.2 贝类对Pb 的蓄积  15  1.4 生物富集机理  15-16  1.5 贝类中镉、铅的脱除  16-17  1.6 壳聚糖及其衍生物对重金属镉、铅的吸附  17-20    1.6.1 壳聚糖的结构和性质  17    1.6.2 羧甲基壳聚糖的结构和性质  17-18    1.6.3 壳聚糖对重金属Cd、Pb 的吸附  18-19    1.6.4 羧甲基壳聚糖对重金属Cd、Pb 的吸附  19-20  1.7 研究的目的、意义和内容  20-21    1.7.1 研究的目的意义  20    1.7.2 研究的主要内容  20-212 壳聚糖对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附作用研究  21-37  2.1 实验材料  21    2.1.1 主要试剂  21    2.1.2 主要仪器和设备  21  2.2 实验方法  21-23    2.2.1 单一重金属离子吸附实验  21-22    2.2.2 混合金属离子吸附实验  22-23    2.2.3 壳聚糖吸附性能的研究  23  2.3 结果与讨论  23-36    2.3.1 单一金属离子吸附实验  23-30    2.3.2 混合金属离子吸附实验  30-36  2.4 本章小结与讨论  36-373 N,O-羧甲基壳聚糖对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附作用研究  37-52  3.1 实验材料  37    3.1.1 主要试剂  37    3.1.2 主要仪器和设备  37  3.2 实验方法  37-38    3.2.1 单一重金属离子吸附实验  37-38    3.2.2 混合金属离子吸附实验  38    3.2.3 N,O-羧甲基壳聚糖的吸附性能研究  38  3.3 结果与讨论  38-50    3.3.1 单一金属离子吸附实验  38-45    3.3.2 混合金属离子吸附实验  45-50  3.4 本章小结与讨论  50-524 牡蛎对镉、铅的蓄积及脱除  52-64  4.1 实验材料  52  4.2 实验方法  52-54    4.2.1 牡蛎对Cd~(2+)、Pb~(2+)的蓄积实验  52-53    4.2.2 壳聚糖及N,O-羧甲基壳聚糖对牡蛎体内Cd~(2+)、Pb~(2+)的脱除实验  53    4.2.3 测定重金属样品的处理  53    4.2.4 金属硫蛋白的提取  53    4.2.5 金属硫蛋白的测定  53-54  4.3 结果与讨论  54-62    4.3.1 牡蛎对Cd~(2+)、Pb~(2+)的富集实验  54-58    4.3.2 牡蛎体内Cd~(2+)、Pb~(2+)的脱除实验  58-62  4.4 本章小结  62-645 牡蛎中金属硫蛋白的提取及其研究  64-75  5.1 实验材料  64  5.2 实验方法  64-65    5.2.1 牡蛎对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一和混合金属离子的富集  64-65    5.2.2 MT 的提取  65    5.2.3 MT 的纯化  65    5.2.4 分析方法  65  5.3 结果与讨论  65-74    5.3.1 牡蛎对Cd~(2+)、Pb~(2+)单一和混合金属离子的富集  65    5.3.2 Cd~(2+)诱导MT 粗提液的紫外扫描  65-66    5.3.3 MT 的分离纯化  66-72    5.3.4 毛细管电泳检测  72-73    5.3.5 HPLC 凝胶过滤色谱检测  73-74  5.4 本章小结  74-756 总结论与研究展望  75-77  6.1 总结论  75  6.2 创新点  75-76  6.3 研究展望  76-77参考文献  77-85致谢  85-86作者简介  86-87导师简介  87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境生物学 > 环境动物学
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