水体铬污染的毒性与微生物修复作用研究
自然条件下，人类环境中的大气、土壤和水体中存在微量的铬化合物，水环境中主要以三价铬(Cr3+)和六价铬(Cr6+)存在。近年来，由于铬化合物在不锈钢加工、印染、电镀、鞣革、化工等行业中的泛使用，使不同形态的铬释放到环境中，造成了人类生存环境中的铬污染。三价铬和六价铬均具有一定的生物毒性，六价铬因对人类、动物和植物的强毒性而受到更多关注。铬是目前人类环境中主要有毒重金属污染物之一。
我们以昆明种纯系小白鼠和Wister大鼠为材料，研究了饮水铬离子(Cr6+)超标对动物体内铬含量的影响，检测了铬摄入过量对小鼠生长发育、遗传稳定性的影响。研究发现，通过消化道摄入过量六价铬能影响小鼠正常的生长发育，使小鼠体重增幅降低，主要脏器的脏体比值发生改变，肾脏/体重比值明显降低;饮用六价铬超标水30天后，实验动物心脏、脾脏、肺脏、脑组织、睾丸中的铬含量不同程度增高，而肾脏和肝脏无明显铬蓄积;小鼠在饮用铬超标水后，骨髓嗜多染红细胞微核率显著升高，骨髓组织细胞内活性氧水平升高，表明铬摄入过量引发了骨髓细胞的氧化胁迫，活性氧水平升高可能是引发骨髓细胞遗传损伤的原因。
为了利用生物技术去除环境中的铬污染，我们构建了转大蒜金属硫蛋白基因(MT)的工程酵母菌株，工程菌中MT的表达受铜离子或甲醇诱导型启动子调控，可通过对启动子的人工调控使工程菌高表达MT，从而建立工程菌表达MT的峰值条件，培养和收获高表达MT的工程菌。本文研究了工程菌对重金属离子的耐受性，发现过表达MT可增强菌体对多种有害重金属离子的耐受性，提高工程菌对环境有害重金属的适应性;用高表达MT的菌体处理重铬酸钾配制的模拟废水，采用固定化菌体或裸菌处理，分析菌体质量、吸附时间、pH值等对工程菌吸附六价铬的影响，发现转MT工程菌对铬离子的去除效果明显好于对照菌，菌体投加量和作用时间对铬离子去除率具有明显影响，菌体投加量增加能增强对溶液中铬离子的去除效果，但单位质量菌体去除铬离子的效能降低;接触1h之内菌体对铬离子的去除是一个快速过程，随后去除率增幅减缓，3h后去除率增速缓慢。采用菌体固定化颗粒或裸菌，可以通过对铬含量10mg/L以下液体的一次性处理或对含铬20mg/L以上溶液的两次或多次处理，使低浓度铬溶液(浓度低于100mg/L)中的六价铬含量显著降低，达到国标规定的污水排放标准。用过表达MT工程菌的固定化菌体或裸菌处理后，含铬电镀废水中的六价铬离子浓度达到国标规定的限值以下，实现了对废水的深度净化。我们的研究表明，转MT工程酵母菌对有害环境具有较强的适应性，能高效去除水体中的六价铬离子，达到对污染水体的深度净化效果，有望用于对水体中有害重金属离子的深度净化处理。
铬离子;水体污染;工程酵母菌;金属硫蛋白;微生物修复
山西大学
硕士
遗传学
仪慧兰
2013
中文
X52;X172
64
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）