目录
摘 要 II
关键词 II
ABSTRACT III
KEY WORDS III
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 样品收集 2
1．2 菌株和培养基的制备 3
1．3 操作处理 3
1．4 使用仪器 3
1．5 统计分析 3
2 结果与分析 3
2．1 pH值 4
2．2 通过细菌和粘土矿物去除Pb2+ 4
2．3 ATRIR分析和XRD 5
2．4 SEM和TEM分析 6
3 讨论 10
3．1 铅对细菌细胞的有害作用 10
3．2 粘土矿物对铅的吸附 10
3．3 蒙脱石吸附细菌细胞 11
3．4 铅与细菌细胞的竞争 11
3．5 CEC的关键作用 11
4 结论 12
未来展望 12
致谢 12
参考文献 13
铅胁迫下蒙脱石对微生物潜在保护作用的研究
摘 要
粘土矿物表面可以吸附微生物和重金属。本文以肠杆菌为研究对象，探讨在Pb2+胁迫下粘土矿物对细菌细胞的潜在保护作用。本研究比较了两种具有代表性的蒙脱石的吸附性能，即具有强/弱CEC的Mts/Mtw。两种粘土矿物样品在水中对Pb2+阳离子的吸附没有显著差异，均约为55mg L1，但对细菌细胞的吸附有明显的对比，具有高CEC的Mts在其表面优先吸附大量细菌细胞，而不是吸附Pb2+。实验发现，加入肠杆菌处理的溶液中残留的Pb2+浓度实际比不加肠杆菌处理中的Pb2+浓度升高了7.5%。更重要的是，Mts表面吸附着“不健康”(Pb污染)细胞和“健康”细胞，但Mtw表面“不健康”细胞占大多数，原因是高CEC的Mts可以提供更多的可交换阳离子，在微生物细胞（无论何种细胞类型）和粘土表面之间建立了更多的阳离子桥接配体。此外，被吸附的细菌细胞可能通过“自我释放”机制脱离粘土表面，即在微生物分解培养基的过程中，增加了细菌与粘土矿物之间的静电斥力。本研究阐明了Mt *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: #351916072# 
在Pb2+胁迫下对微生物的保护作用。
引言
粘土矿物是地质和水系统中常见的、不可缺少的成分，它们在影响微生物的代谢和环境的理化性质方面起着深远作用[1][2]。虽然粘土矿物的类型和组成各不相同，但其独特的层状结构和同晶替代作用使大多数粘土矿物具有较大的比表面积和较高的阳离子交换能力（CEC）[3][4]。蒙脱石是最具代表性的具有较高吸附能力的粘土矿物，其高吸附性已被广泛应用于环境修复、医药、食品生产等多个领域[5][6]。
重金属污染是土壤形成过程和人类活动增加所造成的重大环境问题。污染物以灰尘或渗滤液的形式迁移到土壤和水中，最终导致我们的生态系统受到污染。铅（Pb）是一种特殊污染物，因为其大多数化学形式是有毒的。当土壤中的铅浓度超过400500 mg/kg时被认为对人类健康产生危害。如今化学、物理或生物技术已被应用于降低铅的生物有效性。考虑到粘土矿物的廉价性、丰富度和良好的吸附性能，它们已广泛应用于铅修复。
磷是土壤和生物圈的重要元素，大多数磷是固定在土壤中的[7]。由于人口的增长导致磷的利用率急剧上升[8]，但磷的低迁移率通常是由于与铁、铝、锰和可交换钙矿化所致[9]。据估计，57亿公顷的土地含有低水平的全球植物可用磷[10]。此外随之而来的磷肥供应过剩和不溶性磷酸盐络合物将对环境产生负面影响，如富营养化[11]。因此，阐明陆地生态系统中磷的生物地球化学循环是当务之急。土壤微生物在各种元素的生物地球化学循环中起着重要作用[12]。细菌是土壤中最活跃的成分，繁殖速度很快，细菌丰度可达1010细胞/g土壤[13]。特别是解磷细菌（PSB）在典型土壤中占总细菌数量的0.5～50%。它们能够通过螯合反应、交换反应和分泌有机酸等将不溶性无机磷酸盐转化为可溶形式。肠杆菌是最常见的PSB之一，具有较高的P增溶活性[14]。
微生物在近地表地质系统中无处不在，且连接着生物圈和土壤圈[15]。在土壤层中，微生物的生长和分布受到土壤矿物质、水分、温度、pH值和养分的影响。在土壤系统中，约8090%的微生物栖息在矿物表面，微生物和粘土矿物常在空间上结合形成有机无机复合物[16]。此外，微生物与粘土矿物的形成和转化密切相关，而粘土矿物的形成和转化又反过来影响微生物的新陈代谢[17]。
微生物可以将金属阳离子吸附到细胞膜和细胞壁上[18]，同时，粘土矿物可以吸附微生物和阳离子到其表面。在微生物中，虽然真菌和放线菌也与粘土矿物有关，但细菌因其种类丰富而被广泛研究。金属阳离子吸附在粘土矿物上受两种机制控制，一种是与pH无关的吸附，通常归因于离子与永久电荷之间的静电相互作用而造成的粘土夹层中的阳离子交换作用[19]；另一种是由表面络合反应引起的与pH有关的吸附[20]。
粘土矿物的吸附能力在很大程度上受环境中有机质的影响[21]。粘土矿物对金属的吸附分为球内吸附和球外吸附两种，后者涉及静电库仑相互作用，具有较强的可逆性[22]。球内相互作用包括配体交换、螯合和阳离子桥联。疏水相互作用和其他弱相互作用将导致外球相互作用。此外，pH值越高（> 6.3），Pb的球内络合作用越明显，而当pH值< 6.7时，Pb的球外络合作用越明显[23]。粘土矿物对金属阳离子的吸附，无论是内吸还是外吸，都有助于降低重金属的生物利用度[24]。在高pH条件下，Cu与粘土矿物之间的结合增强，这是由于粘土矿物铜细菌复合物之间形成了桥联结构[25]。据研究，蒙脱石吸附Pb和Cd的最大量分别为75和60 mmol Kg1左右，而在细菌蒙脱石复合材料下，Pb和Cd的吸附量分别增加到216和136 mmol Kg1 [26]。此外，添加细菌还可以提高生物炭对Pb2+的吸附，可提高24.1160.85%[27]。另一项研究粘土矿物和胞外聚合物（EPS）对Cd吸附的实验表明，EPS蒙脱石复合材料对Cd的吸附量是蒙脱石的5.2倍，这是由于前者具有更多的金属结合位点[28]。研究发现与高岭石相比，蒙脱石能吸附更多的Pb，使Pb浓度从2000mg Kg1降至1000 mg Kg1 [29]。

原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/zyyhj/605615.html