放射性污染日益嚴重，其中鍶污染作為土壤典型污染之一成為研究熱點。土壤中存在著一些礦化菌，能夠?qū)︽J離子進行礦化固定。本實驗對從土壤中分離的3株脫氮硫桿菌的特性及其對Sr2+的礦化行為進行了研究，發(fā)現(xiàn)該菌對1.0 g/L模擬Sr2+污染的去除率可達80%。掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等結(jié)果顯示，礦化產(chǎn)物為硫酸鍶?？梢?，利用脫氮硫桿菌治理土壤中Sr2+污染具有可行性，該方法將會有一定應(yīng)用前景。
實驗材料和儀器
本實驗菌株脫氮硫桿菌提取于西南科技大學(xué)污水處理廠附近土壤及污泥，采用平板劃線法將土壤中提取的細菌純化，獲得3株脫氮硫桿菌。
脫氮硫桿菌培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基Na2S2O3·5H2O 5 g，KNO32 g，KH2PO41 g，NaHCO30.5 g，MgCl2·6H2O 0.25 g，蒸餾水1 000 mL，用NaOH調(diào)pH至7.0～7.6，121℃高溫滅菌20 min；上述試劑均為市售分析純(富集培養(yǎng)基按照2×基本培養(yǎng)基組成配制)。固體培養(yǎng)基：向基本培養(yǎng)基中加入18 g/L瓊脂粉，加熱溶解后121℃滅菌20 min，制作分離平板培養(yǎng)基。1 g/L鍶溶液：取2.415 g Sr(NO3)2溶于1 L水中(其他濃度按比例配制)。
ICS900型離子色譜儀器，美國Varian公司；S40 Seven Multi pH/電導(dǎo)率儀，瑞士梅特勒公司；Bioscreen C型全自動生長曲線分析儀，芬蘭Bioscreen C公司；VG9000質(zhì)譜儀及電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP)，美國PE公司；Ultra55型場發(fā)射掃描電子顯微鏡系統(tǒng)(SEM/EDS)，日本精工；X’Pert PR0多功能X射線衍射儀(XRD)，荷蘭PANalytical公司；Nico-let5700傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)，日本島津，光譜范圍4 000～400 cm-1，最高分辨率0.4 cm-1，波數(shù)精度0.01 cm-1，掃描速率0.158 1～3.164 7 cm/DWDs。
脫氮硫桿菌的生長特性和產(chǎn)生硫酸根特性
接入菌液后的培養(yǎng)基使用漩渦振蕩器振蕩1 min后，用移液器移取0.2 mL菌液于蜂窩板內(nèi)，放置于Bioscreen C型全自動生長曲線分析儀測定其生長曲線。接入菌種后的培養(yǎng)基放置在35℃、150 r/min的條件下振蕩培養(yǎng)，對細菌進行定期取樣，用離子色譜儀測定培養(yǎng)基中硫酸根濃度，分別于1、2、3、4、5、6、7 d同一時刻取樣，每次5 mL，使用pH/電導(dǎo)率儀測定培養(yǎng)基的pH。分別配制含鍶質(zhì)量濃度為0、50、500、1 000、1 500 mg/L的培養(yǎng)基，分別接入同一種株菌種，并且每組做兩組平行實驗，進行生長曲線測試。結(jié)合菌株在400～700 nm波長之間對應(yīng)的透過率全譜測試結(jié)果：隨著波長增加，透過率略有下降趨勢，但波長較小時細菌數(shù)目較少；綜合考慮，選擇波長450 nm作為生長曲線測試波長，此時細菌數(shù)目和透過率相對適宜。
結(jié)果：
分離菌株的特性研究
2.2.1菌株的生長特性研究根據(jù)土壤分離菌生長狀況和革蘭氏染色結(jié)果，選取T1、T2和T3菌株進行生長曲線測試。圖為根據(jù)吸光度值在波長540 nm處隨時間變化所繪制的脫氮硫桿菌生長曲線圖。由圖可以看出，前30 h內(nèi)，T1、T2和T3處于延滯期，均無明顯的生長。在36 h后T1、T2和T3菌株開始進入對數(shù)生長期，檢測到的吸光度值急劇增大，此時細菌以幾何級數(shù)增長，酶系最為活躍，代謝最為旺盛，此階段的菌液最適合用于接種。之后T1、T2和T3菌種分別在82 h、98 h和100 h進入穩(wěn)定期，其代謝產(chǎn)物也將不斷積累，逐漸不適宜其生長，導(dǎo)致細菌生長速率逐漸減小。而在100 h后，檢測到T2菌的吸光度有所降低，代表細菌數(shù)量的下降，此階段新增細菌減少，死亡細菌增多，細菌數(shù)量下降，出現(xiàn)“負增長”，細菌群的生長進入了衰亡期。T2菌種進入衰亡期。110 h后，T1和T3菌株也進入衰亡期。T2生長情況較T1、T3差。
λ=540 nm□——T1，○——T2，△——T3圖脫氮硫桿菌的生長曲線
2.2.4脫氮硫桿菌在含鍶培養(yǎng)基中的生長曲線將細菌接入含鍶培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)，測其生長曲線可以看出，在含鍶質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的培養(yǎng)液中，0～30 h內(nèi)，脫氮硫桿菌生長緩慢，細菌數(shù)目變化很少，處于生長延滯期。30 h后細菌開始快速生長，30～90 h期間細菌數(shù)目快速增加，處于對數(shù)期，大約90 h開始，細菌數(shù)目開始趨向于穩(wěn)定，120 h以后逐漸開始有下降趨勢，細菌進入衰亡期。其生長曲線大致趨勢與細菌在不含鍶培養(yǎng)基中一致，但生長狀況受到抑制。不同初始鍶離子濃度培養(yǎng)液中脫氮硫桿菌的生長曲線。脫氮硫桿菌生長曲線大致趨勢與不含鍶培養(yǎng)基中一致，在含鍶培養(yǎng)基中能正常生長，菌種在低濃度鍶下生長受到刺激反而促進生長，在高濃度鍶培養(yǎng)液中菌種生長受到抑制。
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