论文部分内容阅读
微生物在环境治理中发挥着重要的作用,在环境微生物技术中存在各种形式的界面反应,影响微生物在介质表面的贴附。研究微生物与金属氧化物的界面反应,有助于解决膜污染、生物腐蚀等一系列的环境问题,也可指导开发新型微生物选择性富集分离技术,因而在微生物检测以及环境风险预警方面都具有重要的意义。本研究基于DLVO理论指导,开发纳米磁珠分离技术,实现对玻璃纤维滤膜上微生物的分离;结合经典过滤理论与铁载体在金属氧化物表面形成化学键的新型作用形式,表征铁载体介导下,微生物吸附行为特征;开发铁载体修饰的磁性材料,探究修饰后材料选择性富集特定微生物的可行性,取得如下研究成果:纳米磁珠分离技术在酸性条件下,吸附玻璃纤维滤膜上的微生物,具有最大的收率;经16sRNA基因高通量测序及群落分析,酸性条件下磁珠法富集微生物的群落结构与原有微生物组成高度近似。共线性分析显示酸性条件下吸附微生物样品与对照样品间的夹角（16.2°）与同一微生物群落DNA两次PCR扩增的结果近似（14.2°）,显示该方法能够实现对滤膜上微生物无差别的吸附。构建了基于滤柱实验的微生物吸附表征体系。胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）缺失型菌株EPS-与野生型具有EPS菌株EPS+在玻璃珠滤料中,表现出不同的过滤形式。EPS-符合经典过滤理论的log-linear模型。而EPS+由于EPS影响,表现出与经典过滤模型相偏差的形式,即在滤层15 cm位置出现最大截留浓度的显著拐点。在甲磺酸去铁胺（Deferoxamine B,DFOB）修饰滤料实验中,BW25113表现为与经典过滤理论相偏差。滤料中截留细菌浓度先增后减,在滤层15 cm处能截留最大的细菌浓度。作为对照,在未用DFOB浸泡过的滤料中,由于EPS的存在截留细菌也表现为先增后减,在滤层下10 cm具有最大的截留细菌量。相比较对照组,实验组截留BW25113的细菌量显著增高了50%。制备的铁载体修饰的磁性纳米材料,在编码去铁胺受体蛋白过表达菌fhuE++和编码去铁胺受体蛋白缺失型菌fhuE-组成的混合体系中,铁载体修饰后的磁珠能够优先吸附fhuE++菌株,吸附fhuE++的数量是fhuE-的4倍,且远高于裸Fe3O4吸附fhuE++的量。同时,甲磺酸去铁胺修饰后的纳米磁珠,在酸性和中性条件下,吸附深圳湾海水中最易与DFOB结合的放线菌数量显著的高于碱性条件和裸Fe3O4磁珠吸附的放线菌量。