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小分子有机酸对氧化亚铁硫杆菌的抑制作用及其机理的初步研究

作　者: 李洋
导　师: 顾向阳
学　校: 南京农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 氧化亚铁硫杆菌 铁氧化 抑制作用 机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


利用氧化亚铁硫杆菌的生物沥滤是去除污泥中重金属的有效方法,然而在污泥的生物沥滤过程中却存在着明显的抑制作用,这种抑制作用主要是由污泥有机质厌氧分解产生的小分子有机酸(以乙酸和丙酸为主)所导致的。本文对小分子有机酸引起的氧化亚铁硫杆菌铁氧化的抑制作用和其抑制机理进行了初步研究,以期为建立高效稳定的污泥生物沥滤工艺提供理论参考。不同浓度小分子有机酸对氧化亚铁硫杆菌生长及其铁氧化活性有很大影响。研究结果表明,1 mmol/L以上的乙酸或0.5 mmol/L以上的丙酸对氧化亚铁硫杆菌的铁氧化有明显的抑制作用,且抑制的强度随着浓度的提高逐渐增强,当达到5 mmol/L时就能完全抑制其铁氧化活性。乙酸和丙酸还可引起氧化亚铁硫杆菌细胞物质的渗漏,渗漏物质主要是胞外多糖和DNA。细胞物质的渗漏作用随着小分子有机酸浓度的提高而增强,一般1h左右即可达到最大渗漏量。另外这种渗漏主要发生在pH 2-3的酸性环境中,随着pH的提高,细胞物质的渗漏量逐渐减少,pH 4时渗漏作用不再发生。同时经有机酸处理后氧化亚铁硫杆菌的活菌数和铁氧化能力没有变化,且有机酸处理的过程中未检测到RNA、蛋白质等细胞内含物的释放,乙酸和丙酸对ANYL-1细胞物质的渗漏作用不是导致该菌铁氧化受到抑制的主要因素。有机酸的抑制浓度同接种细胞的浓度密切相关,在接种细胞密度提高10倍的情况下,乙酸和丙酸的抑菌浓度由1-4 mmol/L相应上升到10-50 mmol/L。实验结果表明在提高接种细胞浓度的情况下,10-20 mmol/L的乙酸或丙酸处理菌体24 h后将其去除,氧化亚铁硫杆菌的铁氧化速率没有明显下降,当酸浓度大于等于30 mmol/L时,去除有机酸后细菌的铁氧化速率明显下降,表明细菌活性受到不可逆抑制。在pH 2-4范围内,pH越低有机酸的毒性越强。本文还研究了有机酸处理对细胞形态结构的影响。透射电镜观察结果显示,经过30 mmol/L乙酸或丙酸处理24 h对氧化亚铁的细胞结构没有明显破坏作用,细胞结构完整,细胞壁,细胞膜清晰可见。这个结果再次证明有机酸处理不会造成细菌细胞结构性损害,因此小分子有机酸引起的细胞物质渗漏不是导致该菌铁氧化受到抑制的主要原因。SDS-PAGE电泳的结果表明,经有机酸处理的氧化亚铁硫杆菌的全细胞蛋白质与未经有机酸处理的对照无显著差异,因此乙酸、丙酸是否影响细菌胞内其他酶或蛋白的表达还不清楚,若要深入全面地了解小分子有机酸的抑菌机理,需要采用分辨率更高的2D电泳结合蛋白质组学的方法来进行研究。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10第一章 文献综述  10-26  1 城市污水处理后污泥的产生、处理与利用  10-14    1.1 焚烧  11    1.2 投海处理  11    1.3 填埋  11-12    1.4 污泥农用  12-13    1.5 污泥综合利用新技术  13-14  2 污泥中重金属的去除工艺  14-17    2.1 化学法  15    2.2 电化学法  15    2.3 生物沥滤法  15-17    2.4 植物修复法  17    2.5 固化法  17  3 氧化亚铁硫杆菌抑制物质及对污泥沥滤的影响  17-19    3.1 重金属阳离子  17-18    3.2 阴离子  18    3.3 水溶性有机物  18-19  4 本研究的目的和意义  19-22  参考文献  22-26第二章 小分子有机酸对氧化亚铁硫杆菌的抑制作用及其引起的细胞物质渗漏  26-42  1 材料与方法  26-29    1.1 实验材料  26-27    1.2 实验方法  27-29  2 结果与分析  29-37    2.1 不同浓度小分子有机酸对ANYL-1氧化Fe~(2+)的抑制作用  29-31    2.2 小分子有机酸对ANYL-1细胞物质的渗漏作用  31-35    2.3 小分子有机酸处理对ANYL-1的铁氧化能力及活细胞数的影响  35-37  3 小结与讨论  37-40  参考文献  40-42第三章 小分子有机酸对氧化亚铁硫杆菌抑制作用机理的初步研究  42-56  1 材料与方法  42-46    1.1 实验材料  42-43    1.2 实验方法  43-46  2 结果与分析  46-51    2.1 提高细胞浓度时乙酸和丙酸对ANYL-1铁氧化作用抑制效应  46-48    2.2 不同pH条件下乙酸和丙酸处理对ANYL-1铁氧化速率的影响  48-49    2.3 乙酸、丙酸对ANYL-1细胞形态结构的影响  49-50    2.4 ANYL-1全细胞蛋白质SDS-PAGE电泳  50-51  3 小结与讨论  51-54  参考文献  54-56全文总结  56-58创新点  58-60附表1 文中所用生物学试剂  60-62致谢  62

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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