赖氏菌对土壤中铀的固定试验研究

赖氏菌对土壤中铀的固定试验研究

论文摘要

铀矿区的生态环境问题是世界各国关切和面临的重大难题,其中复杂土壤环境中铀的污染修复又是最具挑战性的课题之一,采用细菌强化固定被认为是阻控土壤中铀进一步迁移、缓解这一问题的有效途径。为探讨细菌对土壤中铀的固定效果及固定机理,从某铀尾矿附近土壤中筛选出一株赖氏菌(Leifsonia sp.),通过静态试验探讨了溶液初始pH值、初始铀浓度、菌体投加量、反应时间以及磷酸盐等因素对Leifsonia sp.去除溶液中铀的影响;通过动态淋滤柱试验,对土壤中铀的含量、pH值进行测定;采用改进BCR提取方法对土壤中铀的形态进行测定,考察了Leifsonia sp.对土壤中铀的淋滤释放影响;并借助SEM-EDS、XRD、FTIR以及XPS等分析检测手段,探讨了Leifsonia sp.固定铀的机理。主要研究结果如下:Leifsonia sp对溶液中铀的单因素试验结果表明,影响Leifsonia sp.吸附溶液中铀的主要因素有溶液初始pH值、初始铀浓度以及菌体投加量。在溶液初始pH为5、初始铀浓度为10 mg/L、菌体投加量为0.23 g/L、反应时间为12 h、温度为30℃时,Leifsonia sp.对溶液中铀的去除效果最佳,吸附率达95.35%,吸附量为40.87 mg/g;该吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温线能较好的描述Leifsonia sp.对溶液中铀的吸附,吸附类型主要为单分子层吸附。动态淋滤柱试验结果表明,对照组和添加Leifsonia sp.的试验组铀累计析出量分别为2.973 mg、2.231 mg,Leifsonia sp.能减少土壤中铀的析出。结合SEM-EDS、XRD、FTIR与XPS等表征手段分析,Leifsonia sp.通过改变土壤中铀的形态降低铀的析出,其中起重要作用的官能团为羧基和磷酸基团。这些研究结果表明,Leifsonia sp.对土壤中的铀起到固定作用,利用Leifsonia sp.原位固定土壤中铀具有一定的应用前景。本研究在一定程度上可为细菌固定土壤中铀提供理论依据。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 铀污染土壤概述
  •     1.1.1 铀污染土壤的来源
  •     1.1.2 铀污染土壤的特点
  •     1.1.3 铀污染土壤的危害
  •   1.2 铀污染土壤处理技术研究进展
  •     1.2.1 铀污染土壤的传统处理技术
  •     1.2.2 铀污染土壤的生物处理技术
  •   1.3 铀污染土壤的微生物修复固定机理
  •     1.3.1 生物还原
  •     1.3.2 生物矿化
  •   1.4 课题研究意义、内容与技术路线
  •     1.4.1 研究意义
  •     1.4.2 研究内容
  •     1.4.3 主要创新点
  •     1.4.4 本研究的技术路线
  • 第2章 试验材料与试验设计
  •   2.1 试验试剂和仪器
  •     2.1.1 试验试剂
  •     2.1.2 试验仪器
  •   2.2 Leifsonia sp.的分离与培养
  •     2.2.1 菌种来源
  •     2.2.2 Leifsonia sp.的分离与纯化
  •     2.2.3 Leifsonia sp.的生长曲线
  •   2.3 Leifsonia sp.对溶液中铀的吸附试验
  •   2.4 Leifsonia sp.对土壤中铀的动态淋滤试验
  •     2.4.1 试验材料
  •     2.4.2 试验方法
  •   2.5 试验过程与测定方法
  •     2.5.1 铀的标准溶液的配制与测定
  •     2.5.2 改进BCR提取方法
  •     2.5.3 表征分析
  • 第3章 Leifsonia sp.对溶液中铀的吸附试验
  •   3.1 Leifsonia sp.吸附铀的单因素试验
  •     3.1.1 初始pH值对Leifsonia sp.吸附铀的影响
  •     3.1.2 初始铀浓度对Leifsonia sp.吸附铀的影响
  •     3.1.3 菌体投加量对Leifsonia sp.吸附铀的影响
  •     3.1.4 反应时间对Leifsonia sp.吸附铀的影响
  •     3.1.5 磷酸盐对Leifsonia sp.吸附铀的影响
  •   3.2 吸附动力学及等温线分析
  •     3.2.1 动力学分析
  •     3.2.2 等温线分析
  •   3.3 吸附前后SEM结果与分析
  •   3.4 吸附后XPS结果与分析
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 Leifsonia sp.对土壤中铀的动态淋滤试验研究
  •   4.1 土壤中铀淋滤特征分析
  •     4.1.1 淋出液中铀的浓度变化
  •     4.1.2 淋出液pH变化动态
  •   4.2 柱体剖面铀纵向迁移特征分析
  •     4.2.1 试验柱体剖面pH值变化
  •     4.2.2 试验柱体剖面铀浓度变化
  •     4.2.3 试验柱体剖面铀的BCR分析
  •   4.3 机理研究
  •     4.3.1 XPS结果与分析
  •     4.3.2 FTIR结果与分析
  •     4.3.3 XRD结果与分析
  •     4.3.4 SEM-EDS结果与分析
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录 铀标准溶液的配置及测定方法
  • 攻读硕士学位期间的科研成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 丁蕾

    导师: 谭文发,宋立权

    关键词: 赖氏菌,土壤,固定

    来源: 南华大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 南华大学

    分类号: X53;X172

    DOI: 10.27234/d.cnki.gnhuu.2019.000268

    总页数: 70

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