雄黄矿区微生物多样性分析及砷氧化菌株的筛选与应用
随着现在工业的迅速发展，环境污染的问题也越来越严重，特别是含砷金矿的开采，由于砷对人及其他生物的毒害，砷污染已经是严重阻碍国民身体健康的关键，寻找一种快速，绿色的方法解决砷污染的问题是当务之急。鉴于上述背景，本研究主要致力于研究如何更好的运用生物学处理含砷废水的问题。 湖南石门雄黄矿是一个具有1500年历史的老矿，具有悠久的开采历史。从该矿区尾矿堆积处积水、积水底层污泥表层及其地下400米处的矿坑水中取样，分别命名为SY，NY和XY。对三个样品利用ICP-MS进行全元素分析后，利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和限制性片段长度多态性（RFLP）技术，对三个样品的群落结构及其多样性进行分析。为了获得氧化As3+的混合菌群，利用含砷的培养基对样品中的菌群进行富集，多次传代使菌群稳定，并对三种混合菌群进行砷耐受能力及氧化能力的测定。同时为了获得氧化As3+的单菌，分别将混合菌种利用含砷的培养基富集，平板分离后，利用五价砷和硝酸银的颜色反应，对单菌落的五价砷的氧化能力进行检测，获得可高效氧化As3+的菌株。最后利用获得的可氧化As3+的混合菌群处理从华西集团车河选矿厂取来的含砷废水，检测其处理效果。 经过DGGE与RFLP分析可知，NY的群落多样性远远的大于SY和XY。将三个样品中的典型克隆子进行测序分析，所得序列经NCBI比对后，发现与测序结果相似程度较高序列所属菌株，也大都来自于相似的环境条件。对序列进行鉴定后发现，在三个样品中检测出α-变形菌、β-变形菌、γ-变形菌及许多类型的杆菌，而且NY存在一定的假单胞菌，根据相关的研究结果，可能为具有氧化As3+能力的菌株。由于三个样品中都还有较高浓度的硫，因此也检测出了硫杆菌。与样品所处环境相关，XY处于地下400米的位置，所以出现较多类型的嗜氢菌属，而NY中检测出相对较多的硅藻门类。 经过对样品中所筛选出的可氧化As3+的菌株16S rDNA序列鉴定，主要为一些变形菌和杆菌等。利用获得的单一菌株处理含砷废水，分别检测每种单菌氧化As3+的能力，都起到不错的效果。同时通过对获得的目的菌株进行氧化As3+的蛋白酶基因的克隆，发现具有氧化能力的菌株，并不一定具有三价砷氧化酶基因。 将取来的样品在高于来源砷浓度的富集培养基中培养，获得了可氧化As3+的混合菌群，经检测主要为不动杆菌属、假单胞菌属及各种变形菌。在一定梯度砷浓度的培养基中分别检测这三种菌群的耐受能力，发现这三种菌群在砷浓度高达0.5g/L的条件下，虽生长较慢，但也可以达到108-109。利用这三种菌群处理一定浓度的含砷废水，废水中的As3+几乎完全被氧化，总砷的浓度在一定的时间内也降低了许多。再利用该具有氧化As3+能力的菌群，对含砷废水包括从车河选矿厂获得的废水进行处理，在10h内，废水中的总砷已基本被处理完全。
雄黄矿区;微生物多样性;砷氧化菌;菌株筛选
中南大学
硕士
微生物学
杨宇
2013
中文
X172;X703
84
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）