放射性污染日益嚴(yán)重，其中鍶污染作為土壤典型污染之一成為研究熱點(diǎn)。土壤中存在著一些礦化菌，能夠?qū)︽J離子進(jìn)行礦化固定。本實(shí)驗(yàn)對(duì)從土壤中分離的3株脫氮硫桿菌的特性及其對(duì)Sr2+的礦化行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該菌對(duì)1.0 g/L模擬Sr2+污染的去除率可達(dá)80%。掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)等結(jié)果顯示，礦化產(chǎn)物為硫酸鍶?？梢?jiàn)，利用脫氮硫桿菌治理土壤中Sr2+污染具有可行性，該方法將會(huì)有一定應(yīng)用前景。
實(shí)驗(yàn)材料和儀器
本實(shí)驗(yàn)菌株脫氮硫桿菌提取于西南科技大學(xué)污水處理廠附近土壤及污泥，采用平板劃線法將土壤中提取的細(xì)菌純化，獲得3株脫氮硫桿菌。
脫氮硫桿菌培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基Na2S2O3·5H2O 5 g，KNO32 g，KH2PO41 g，NaHCO30.5 g，MgCl2·6H2O 0.25 g，蒸餾水1 000 mL，用NaOH調(diào)pH至7.0～7.6，121℃高溫滅菌20 min；上述試劑均為市售分析純(富集培養(yǎng)基按照2×基本培養(yǎng)基組成配制)。固體培養(yǎng)基：向基本培養(yǎng)基中加入18 g/L瓊脂粉，加熱溶解后121℃滅菌20 min，制作分離平板培養(yǎng)基。1 g/L鍶溶液：取2.415 g Sr(NO3)2溶于1 L水中(其他濃度按比例配制)。
ICS900型離子色譜儀器，美國(guó)Varian公司；S40 Seven Multi pH/電導(dǎo)率儀，瑞士梅特勒公司；Bioscreen C型全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀，芬蘭Bioscreen C公司；VG9000質(zhì)譜儀及電感耦合等離子質(zhì)譜儀(ICP)，美國(guó)PE公司；Ultra55型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡系統(tǒng)(SEM/EDS)，日本精工；X’Pert PR0多功能X射線衍射儀(XRD)，荷蘭PANalytical公司；Nico-let5700傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)，日本島津，光譜范圍4 000～400 cm-1，最高分辨率0.4 cm-1，波數(shù)精度0.01 cm-1，掃描速率0.158 1～3.164 7 cm/DWDs。
脫氮硫桿菌的生長(zhǎng)特性和產(chǎn)生硫酸根特性
接入菌液后的培養(yǎng)基使用漩渦振蕩器振蕩1 min后，用移液器移取0.2 mL菌液于蜂窩板內(nèi)，放置于Bioscreen C型全自動(dòng)生長(zhǎng)曲線分析儀測(cè)定其生長(zhǎng)曲線。接入菌種后的培養(yǎng)基放置在35℃、150 r/min的條件下振蕩培養(yǎng)，對(duì)細(xì)菌進(jìn)行定期取樣，用離子色譜儀測(cè)定培養(yǎng)基中硫酸根濃度，分別于1、2、3、4、5、6、7 d同一時(shí)刻取樣，每次5 mL，使用pH/電導(dǎo)率儀測(cè)定培養(yǎng)基的pH。分別配制含鍶質(zhì)量濃度為0、50、500、1 000、1 500 mg/L的培養(yǎng)基，分別接入同一種株菌種，并且每組做兩組平行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行生長(zhǎng)曲線測(cè)試。結(jié)合菌株在400～700 nm波長(zhǎng)之間對(duì)應(yīng)的透過(guò)率全譜測(cè)試結(jié)果：隨著波長(zhǎng)增加，透過(guò)率略有下降趨勢(shì)，但波長(zhǎng)較小時(shí)細(xì)菌數(shù)目較少；綜合考慮，選擇波長(zhǎng)450 nm作為生長(zhǎng)曲線測(cè)試波長(zhǎng)，此時(shí)細(xì)菌數(shù)目和透過(guò)率相對(duì)適宜。
結(jié)果：
分離菌株的特性研究
2.2.1菌株的生長(zhǎng)特性研究根據(jù)土壤分離菌生長(zhǎng)狀況和革蘭氏染色結(jié)果，選取T1、T2和T3菌株進(jìn)行生長(zhǎng)曲線測(cè)試。圖為根據(jù)吸光度值在波長(zhǎng)540 nm處隨時(shí)間變化所繪制的脫氮硫桿菌生長(zhǎng)曲線圖。由圖可以看出，前30 h內(nèi)，T1、T2和T3處于延滯期，均無(wú)明顯的生長(zhǎng)。在36 h后T1、T2和T3菌株開(kāi)始進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，檢測(cè)到的吸光度值急劇增大，此時(shí)細(xì)菌以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，酶系最為活躍，代謝最為旺盛，此階段的菌液最適合用于接種。之后T1、T2和T3菌種分別在82 h、98 h和100 h進(jìn)入穩(wěn)定期，其代謝產(chǎn)物也將不斷積累，逐漸不適宜其生長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)速率逐漸減小。而在100 h后，檢測(cè)到T2菌的吸光度有所降低，代表細(xì)菌數(shù)量的下降，此階段新增細(xì)菌減少，死亡細(xì)菌增多，細(xì)菌數(shù)量下降，出現(xiàn)“負(fù)增長(zhǎng)”，細(xì)菌群的生長(zhǎng)進(jìn)入了衰亡期。T2菌種進(jìn)入衰亡期。110 h后，T1和T3菌株也進(jìn)入衰亡期。T2生長(zhǎng)情況較T1、T3差。
λ=540 nm□——T1，○——T2，△——T3圖脫氮硫桿菌的生長(zhǎng)曲線
2.2.4脫氮硫桿菌在含鍶培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)曲線將細(xì)菌接入含鍶培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，測(cè)其生長(zhǎng)曲線可以看出，在含鍶質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的培養(yǎng)液中，0～30 h內(nèi)，脫氮硫桿菌生長(zhǎng)緩慢，細(xì)菌數(shù)目變化很少，處于生長(zhǎng)延滯期。30 h后細(xì)菌開(kāi)始快速生長(zhǎng)，30～90 h期間細(xì)菌數(shù)目快速增加，處于對(duì)數(shù)期，大約90 h開(kāi)始，細(xì)菌數(shù)目開(kāi)始趨向于穩(wěn)定，120 h以后逐漸開(kāi)始有下降趨勢(shì)，細(xì)菌進(jìn)入衰亡期。其生長(zhǎng)曲線大致趨勢(shì)與細(xì)菌在不含鍶培養(yǎng)基中一致，但生長(zhǎng)狀況受到抑制。不同初始鍶離子濃度培養(yǎng)液中脫氮硫桿菌的生長(zhǎng)曲線。脫氮硫桿菌生長(zhǎng)曲線大致趨勢(shì)與不含鍶培養(yǎng)基中一致，在含鍶培養(yǎng)基中能正常生長(zhǎng)，菌種在低濃度鍶下生長(zhǎng)受到刺激反而促進(jìn)生長(zhǎng)，在高濃度鍶培養(yǎng)液中菌種生長(zhǎng)受到抑制。
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