用黄体孢子菌沉淀碳酸盐固定有毒金属的体外研究及其在含硫化物尾矿中的应用外文翻译资料

 2023-04-11 02:04

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附录A 译文

用黄体孢子菌沉淀碳酸盐固定有毒金属的体外研究及其在含硫化物尾矿中的应用

摘要

采矿废物释放的金属是影响生态系统的一个主要环境问题，需要有效的,的 ， low-cost strategies for prevention and reclamation. The capacity of two strains (UB3 and UB5) of低成本的预防和回收策略。研究了UB3和UB5菌株在体外和微观条件下通过碳酸盐沉淀诱导黄叶孢子虫对金属离子的吸附。这些菌株携带ureC基因，具有较高的脲酶活性。 Also, they are highly resistant to metals and have the capacity for producing metallophores and此外，它们对金属有很强的抵抗力，并具有产生金属载体和亚砷酸盐的能力。SEM、EDX和XRD表明，这两种应变诱导了方解石、球霰石和铁素体的沉淀淀 magnesian calcite as well as several (M2 )CO3 such as hydromagnesite (Mg2 ), rhodochrosite (Mn2 ), cerussite镁方解石以及几种(M2 )CO3，如水镁石(Mg2 )、菱锰矿(Mn2 )、铈铁矿 (Pb2 ), otavite (Cd2 ), strontianite (Sr2 ), witherite (Ba2 ) and hydrozincite (Zn2 ) in vitro. Inoculation(Pb2 )、体外培养的钙钛石头(Cd2 )、锶铁矿(Sr2 )、毒重石(Ba2 )和水锌矿(Zn2 )体外培养。of the mixed culture of UB3 UB5 in tailings increased the pH and induced the precipitation of在尾矿中接种of the mixed culture of UB3 UB5 in tailings increased the pH and induced the precipitation ofUB3 UB5的混合培养物提高了pH值，并诱导尾矿的沉淀，vaterite, calcite and smithsonite enhancing biocementation and reducing pore size and permeability铁铁矾石、方解石和菱锌矿增强了生物胶结作用，降低了孔径大小和渗透率，slowing down the oxidation of residual sulfides. Results further demonstrated that the strains of S. luteola减缓残余硫化物的氧化。结果进一步证明，黄体葡萄球菌菌株通过热力学沉淀和共沉淀来固定生物可利用的有毒元素stable (M2 )CO3, Fe-Mn oxyhydroxides and organic chelates稳定的(M2 )CO3、铁锰氧化物和有机螯合物。

关键词 解脲细菌; 金属载体; 碳酸盐沉淀; 孔隙度减少; 金属生物修复

1 介绍

由于对生态系统和人类造成严重的不利影响，从尾矿中释放有毒元素(如Pb、Cd、As、Hg、Ba、Cr、Co、Ni、Fe、Mn和Zn)是一个日益引起环境和健康关注的问题。受影响最大的自然资源是土壤和水。野生和作物植物可能含有较高的金属含量，对人类和野生动物都构成严重威胁。这些环境和健康影响对全世界人民的看法产生了负面影响，并使采矿和冶炼活动成为对环境影响最大的两项人类活动。人们提出了各种物理、化学和生物技术来固定污染水、土壤和尾矿中的有毒元素。利用微生物或植物进行生物修复是一种很有前途的替代方法，因为它既高效又便宜。由于生物沉淀物改善了土壤的结构，增加了压缩性，降低了土壤的孔隙度和渗透性，由尿解微生物引起的碳酸盐沉淀已成功应用于土壤的固结。生物碳酸盐的富集以及微生物固有的氨生产，为中和酸性环境提供了额外的机会，如酸性矿山废水和酸性尾矿。因此，这些能力使其成为研究高金属防治和回收利用的良好对象受污染的土壤和采矿和冶炼的尾矿减少对环境的影响，使这些产业对环境友好。在这项研究中，我们评估了两种从未氧化的矿山尾矿中分离的耐金属、尿毒症细菌菌株在体外产生脲酶、沉淀碳酸盐和隔离TE的能力。利用碱性和酸性尾矿进一步对应变进行微观实验，以评估其生产生物碳酸盐、降低孔隙度和渗透性以及固定生物有效TE的能力。

2 材料和方法

2.1 采样地点

从格雷罗州(墨西哥南部)塔斯科矿区拉孔查水库的碱性和酸性尾矿中取样，以分离溶尿细菌。所选水库位于塔斯科市西南10公里处，位于Prime;N的18°32′2〞和Prime;W的99°38′09处，建于1940年至1970年。它含有约60万吨的磨尾矿，这些尾矿是由开采贵金属(Ag和Au)和碱金属(Pb-Zn-Cu)而产生的，这些金属分布在两个主要层位，具有对比鲜明的物理化学特征。较低的地平线是这是最古老的，据推测是在1940-1950年拉孔查矿早期开采阶段沉积下来的。它含有高度氧化的尾矿，具有独特的赭红色，是高酸性(pH＜2)，具有很高的导电性。上层地平线较年轻，是在海平面上升过程中沉积下来的1960-1970年，由未氧化的灰色尾矿形成。土壤上层呈碱性(pH ~8.4)，电导率(88 mu;S cmminus;1)较低，支持野生植物和灌木生长，而下层完全没有植被。报道拉孔查尾矿含高As (1140 - 11800 mg kgminus;1)、Cd (8-780 mg kgminus;1)、Cu (71.8-1320 mg kgminus;1)、Pb (10100-43,700 mg kgminus;1)、Zn (780-N10,000 mg kgminus;1)和Fe (6000-12,300 mg kgminus;1)的浓度在氧化和未氧化尾矿中没有报道。从每个层位取样约30公斤尾矿，风干和经过#10目筛分，回收颗粒＜2毫米，用于地球化学和矿物学表征。朗读

选择翻译语言，然后点击翻译按钮，即可翻2.2 溶尿细菌的分离与选择

将10 g左右的尾矿接种于90 mL含蛋白胨10、酵母提取物4、葡萄糖10和尿素20 (g Lminus;1)的营养液尿素(NBU)中，pH 6.0。样品在30 ℃振荡孵育(200转/分)30天。在相同条件下，对该培养物中的一个细胞进行二次继代培养。随后，以苯酚红0.012 g Lminus;1作为pH指示剂，将分离菌落依次稀释后镀在NBU平板上。平板在30 ℃孵育72小时，产生粉红色晕的菌落被认为是溶尿的。为了测定其生物矿化能力，将108 mLminus;1个的解脲菌株接种在NBU平板上CaCl2（0.3 M）并在30 ℃孵育7天。测定了菌落周围矿物的形态和元素组成。通过扫描电子显微镜(SEM)，能量色散X射线(EDX)和X射线衍射(XRD)。选取沉淀CaCO3能力最好的两个菌株进行后续实验，下文将其命名为UB3和UB5。脲酶试验以奇异变形杆菌ATCC 7002和大肠杆菌ATCC 25922为阳性对照和阴性对照。

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2.3 解尿细菌的分子鉴定及基因分析

基因组DNA提取使用DNeasy血液和组织reg;试剂盒，遵循制造商的建议。采用聚合酶链反应(PCR)技术，用通用引物fD1 (5 -

CCGAATTCGTCGACAACAGAGTT TGATCCTGGCTCAG3 )和rD1 (5

CCCGGGATCCAAGCTT)扩增16S rRNA基因

AAGGAGGTGATCCAGCC-3rsquo;) 根据韦斯伯格等人的说法。PCR产物用Gene Jet PCR纯化试剂盒reg;进行纯化，用InsTAclone PCR克隆试剂盒reg;进行克隆，并由Macrogen公司(首尔，韩国)进行测序。将获得的序列与NCBI数据库进行比较，使用BLASTn。利用MEGA 7进化分析软件中的Tamura 3参数模型，采用最大似然法建立物种间的进化关系，16S rRNA基因序列的GenBank登录号为MN251905和MN251906, ureC基因序列的GenBank登录号为MN756598和MN756599。

2.4 金属电阻剖面及金属载体和砷载体的生产

为了评价UB3和UB5菌株对金属和非金属的抗性，108 mLminus;1个细胞在30 ℃、pH 9.0的ATCCreg;Medium 1376 (NH4-YE培养基)培养皿上接种7天。在培养基中添加0.05、1、5、10、25和50 mM(最终浓度)的NaAsO2、Na2HAsO4、K2CrO4、ZnCl2、FeSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、CoCl2、Sb2O3、NiSO4·6H2O、Pb3O4、CdCl2、MnCl2、SrCl2·6H2O、HgCl2、ZnSO4·7H2O、K2TeO3、C4H6O4Ba、AgNO3、FeCl3·6H2O、RbCl和CsCl。抑制细菌生长的金属或非金属的浓度被认为是最小抑制浓度(MIC)。像As和Cr这样的元素在化学分解过程中形成氧阴离子使用罗马数字(如AsIII, AsV或CrVI)和形成单个离子的元素使用阿拉伯数字(如Zn2 ， Cu2 ， Fe3 等)报告在溶原肉汤 (LB)培养基 尿素20 g Lminus;1 (Bio-Rad)、铬Azurol S 0.06 g Lminus;1 (Sigma amp; Aldrich)和Cetyl三甲基溴化铵0.07 g Lminus;1 (Sigma amp; Aldrich)培养皿中检测金属载体和砷载体的产生。在这个测试中，通常用于通用化学分析(Schwyn和Neilands, 1987)的FeCl3 (1 mM)被Romaacute;n-Ponce等人提出的相同浓度的感兴趣金属盐所取代。菌落周围黄色晕的出现表明，有机螯合剂的金属隔离由细菌分泌。用产铁螯合金属载体的恶臭假单胞菌ATTC 12633对该方法进行了验证。

2.5 生长动力学与脲酶活性评价

在添加尿素和不添加尿素的营养液（NB）中，细胞的初始光密度为0.1 (OD600)， pH为6。培养物在30 ℃摇动培养箱(200rpm)中培养72小时。每隔30 min测定菌株的OD600和pH值，菌株的脲酶活性是通过酶活性测定来确定的，苯酚次氯酸盐法，每24h读数一次，如Achal等人(2009)所述。尿素酶活性(U)为一个单位每1mu;mol尿素水解释放2 mu;mol铵的酶。采用NH4Cl的11个标准品浓度为50、100、200、300、400、500、600、700、800、900和1000 mu;M，用于生成校准曲线(R2 = 0.998)。

2.6 金属碳酸盐析出的诱导

将UB3和UB5菌株接种于100 mL NBU中(OD600 = 0.1)与25mM CaCl2，在30 ℃振荡72小时(200 rpm)。根据Omoregie等人(2009)的建议，每24 h测量CaCO3的沉降量。根据MIC结果，用金属盐取代CaCl2的其他金属碳酸盐的形成也遵循同样的过程。最后，还测试了CaCl2与金属盐按1:1比例的混合物，以评估碳酸盐沉淀过程中的元素竞争。沉淀物通过8000 rpm离心回收10分钟，用氢氧化钠调节pH至8的MQ水洗涤两次，并在50 ℃下干燥(Kang等人，2015)。仅含有NB

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