《微生物協同作用浸出底泥重金屬的分子機制》是依託中南大學，由朱建裕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微生物協同作用浸出底泥重金屬的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱建裕
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以用於重金屬浸出的三種典型菌組成的單一、簡單模式群落和湘江典型有色重金屬污染底泥的土著微生物組成的複雜群落為研究對象。套用以Real Time-PCR、DGGE和基因晶片為主的群落基因分子分析手段，結合ICP、XRD等物化分析方法，通過對比研究單一、簡單模式群落和複雜群落浸出體系中微生物種群在正常生理和環境脅迫下細胞、分子水平上相互影響和群落浸出功能分子的相互作用，以及它們對底泥的有機碳、氮、無機硫和重金屬組成及其變化的物化環境參數的回響機制，解釋微生物浸出底泥重金屬協同作用的分子機理，形成底泥污染重金屬浸出的微生物合理復配理論，最佳化與調控浸出菌群組合，不僅具有獨特的微生物學和生態學理論意義，而且對解決底泥重金屬生物淋濾浸出速度慢和浸出率低的難題具有很大的指導意義。
結題摘要
本項目按計畫任務書，選擇了重金屬污染湘江部分河段底泥，進行了一系列的微生物協同浸出底泥重金屬的研究，較好的完成了計畫任務，取得的主要的研究結果如下：1.發現重金屬污染影響了底泥土著微生物的生態特徵，但是重金屬污染與微生物多樣性的改變並不是簡單的負相關關係，最大的多樣性指數出現在中度污染程度的樣品中，而且特定的重金屬種類影響了特定的微生物類群；基因晶片分析顯示重金屬污染沒有顯著影響整個微生物功能結構，但污染較重的位點具有更多的獨特基因和較高的微生物功能多樣性。2.發現微生物浸出底泥重金屬時有大量的基因表達，涉及到碳循環，氮循環，硫循環和磷循環，金屬抗性和毒性修復等過程，這些基因在同一浸出階段彼此之間具有的重疊率要大於來自不同浸出階段樣品之間的覆蓋率，特定重金屬如鋅、鎘和汞等對浸出過程中微生物表達功能基因結構起著重要的作用，不同的細菌組合可以帶來不同的功能基因的表達。3.建立了一系列不同組合菌高效浸出底泥重金屬的種群配伍以及它們的影響規律，如利用化能自養菌和異養菌相結合方式的處理湘江株洲河段內重金屬污染的底泥，對Zn，Cd和Cu等的浸出效果較好，浸出率分別為 95.3 %、84.4 %和90.1 %； 利用在異養菌協同自養菌菌並結合分批投加法的浸出方式能解除底泥樣品高有機質的抑制影響和啟動慢、浸出時間長的問題；利用A. ferrooxidans & L. Ferrooxidans、A. ferrooxidans & A. thiooxidans & L. Ferrooxidans 或者A. ferrooxidans & A. thiooxidans組合具有較快的酸化效果和較高的浸出效率；利用A. caldus和S. thermotolerans組合適合在較高的溫度時進行浸出等等。4. 研究了這些細菌在浸出過程後期介導形成的硫酸羥基高鐵化合物，分析了這些物質對重金屬的吸附、絡合和參與形成的作用機制以及對菌與金屬硫化物的作用機理進行了拓展性的探索。 5. 項目執行期間在國際SCI收錄學術刊物發表基金標註論文14篇，國內刊物4篇，申報國家發明專利4項，獲得省級自然科學二等獎1項，在國內外會議作報告2次，後續還有多篇論文在整理投稿之中。 總之，比較出色地完成了基金的任務。
