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微生物负载修复材料实验方法 - Coggle Diagram
微生物负载修复材料实验方法
培养条件优化
种子培养基
基础发酵培养基
摇瓶培养基
发酵罐验证
发酵液体积
溶解氧密度
营养物质浓度
菌体密度与产量
关键参数和指标
转速
供氧量
OD600
pH
电导率
温度
接种量
镜检图
摇瓶验证
最优碳氮比
无机盐离子配比
培养条件
养料
C/N
生长
无机盐
酶活
微量元素
生物合成中作辅助因子
培养基配方
发酵工艺
探讨修复机理
XRD
矿化作用
FTIR
官能团吸附
XPS
价态变化
重金属特征轨道
结合能变化
峰面积
胞外聚合物分离
SEM
修复后重金属分子形态
同步辐射
HPLC-ICP-MS
从污染场地土壤中筛选和鉴定功能株
筛选具有特定功能的功能菌
富集培养
梯度稀释
平板划线纯化培养
菌落形态
细菌形态
OD600
对数期
稳定期
衰亡期
鉴定
PCR扩增
16S rDNA
同源性大于95%,同一属
系统进化树
美蓝染色以及革兰氏染色
功能菌株对污染物的耐受浓度(mmol/L)
将功能菌株与载体材料结合
制备载体
制备菌剂或混合菌剂
投加量
评估对(复合)污染的修复效果
对污染物的吸附量
长效性实验
土壤培养试验(天)
评价材料安全性
验证修复效果
实验类型
微生物群落结构影响
Alpha多样性指数衡量
优势菌群均匀度
Rank-abundance曲线
反映所含物种的均匀程度
曲线陡然下降,说明优势菌群占比高
微生物物种丰富度
shannon_2指数
描述系统内物种的多样性
反比关系
微生物群落结构
Chao1指数
表示系统中OTU数目
OTU越大,群落中物种数越多
微生物群落Beta多样性分析
比较不同样品间的差异
Principle Component Analysis(PCA)主成分分析
土壤微生物结构冗余分析
冗余分析(RDA)
物种的多维变化分解为与环境因子相关联的方差
并搜索物种组成受环境因素约束的关系
Tessier顺序提取实验
重金属形态转化
土壤脲酶实验
苯酚-次氯酸钠比色法
土壤脱氢酶实验
红色甲臜法
土壤理化性质测定实验
PH
EC
土壤DNA提取与高通量测序
修复重金属
吸附
体内和表面功能基团捕获重金属
表面吸附
静电作用
胞外聚合物
甲壳素、纤维素衍生物等活性成分
胞外多糖的负电荷官能团与重金属离子的静电作用
细胞壁内外发现的一些异质化合物可以有效吸附重金属,从而提高微生物在环境压力下的生存能力
胞内积累
通常是由金属硫蛋白以及聚磷酸盐来实现
沉淀
生物矿化(微生物诱导)
微生物能够以不溶性氧化物、硫化物、磷酸盐或碳酸盐沉淀物的形式沉积周围环境中的重金属
碳酸盐矿化细菌(CMB)
铁氧化细菌(FeOB)
硫酸盐还原细菌(SRB)
磷酸盐溶解细菌(PSB)
氧化还原
氧化或还原重金属,降低毒性
许多微生物可以使用金属作为终端电子受体
生物炭
直接修复重金属
离子交换
共沉淀
静电络合
间接改变重金属与土壤的结合
改变土壤理化性质
pH值
有机碳和腐殖质含量
土壤阳离子交换量
改良与活化
与 植 物 修 复 和 动 物 修 复 不 同
微生物可以通过快速变异和进化来抵御环境压 力
活性形式的有毒重金属影响了微生物的多样性和代谢活动,这些微生物可以发展出抗性系统来克服重金属造成的压力
实验方法
原子荧光:上清液重金属浓度
分光光度法:测细菌密度
大规模生产和应用提供依据