2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、生物炭(biochars,BCs)和碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)是目前備受關(guān)注的生物質(zhì)炭材料和石墨化炭材料,因其特殊的結(jié)構(gòu)特征與良好的吸附性能而在土壤改良、環(huán)境污染修復(fù)等方面表現(xiàn)出卓越的價(jià)值。然隨著BCs與CNTs的大量使用,其潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也備受關(guān)注。目前,關(guān)于CNTs微生物毒性的研究已有一些報(bào)道,但存在一定的爭議;關(guān)于BCs對微生物活性的影響鮮有報(bào)道;且關(guān)于BCs與CNTs是否會通過影響降解功能微生物的活性

2、而進(jìn)一步影響其降解效率的研究報(bào)道較少。
  基于大量的文獻(xiàn)調(diào)研,針對以上所闡述的問題,本研究以玉米秸稈生物炭(C-BCs)、香蕉皮改性生物炭(B-BCs)和多壁納米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)為例,研究BCs和CNTs對Atrazine降解菌Acinetobacter lwoffii DNS32降解效率及其生物活性的影響與機(jī)理,進(jìn)而選擇一種相對安全的材料作為固定化載體,制備固定化微生

3、物以修復(fù)Atrazine污染。研究所得主要結(jié)論如下:
  (1)利用掃描電子顯微鏡(SEM)對生物炭進(jìn)行表征,結(jié)果表明:BCs完整地保留了其天然的微觀結(jié)構(gòu),其中C-BCs由直徑幾微米的孔道組成;B-BCs表面具有明顯的多孔結(jié)構(gòu),包括大孔與微孔結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡(TEM)及拉曼光譜儀對MWNTs進(jìn)行表征,結(jié)果表明:MWNTs管徑在10-100 nm之間;不同直徑MWNTs石墨化程度不同,局部Zeta電位較低,可能存在大量的含氧官能

4、團(tuán)。
  (2)研究C-BCs、 B-BCs和MWNTs對DNS32降解Atrazine的影響,結(jié)果表明:當(dāng)C-BCs、B-BCs和MWNTs濃度從10 mg/L升高到100 mg/L時(shí),Atrazine降解效率分別下降了12.7%、60.0%和63.7%;熒光定量PCR分析結(jié)果表明:高濃度的三種材料均使Atrazine降解基因下調(diào),但C-BCs處理組下調(diào)幅度很小。因此,三種材料中,C-BCs對DNS32降解Atrazine的影響

5、最小。
  (3)進(jìn)一步考察C-BCs、B-BCs和MWNTs對DNS32活性的影響,結(jié)果表明:10mg/L的C-BCs、B-BCs和MWNTs分別促進(jìn)14.5%、6.6%和12.3%的細(xì)菌活性,而100mg/L三種材料,分別抑制5.7%、23.4%和30.2%的活性。并且,材料處理后DNS32的透射電鏡圖表明B-BCs和MWNTs均破壞了DNS32的細(xì)胞膜,但C-BCs對細(xì)胞膜形態(tài)結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。這意味著B-BCs與MWNTs

6、具有生物毒性,兩者均會與細(xì)胞膜發(fā)生相互作用,造成物理損傷,進(jìn)而抑制細(xì)胞活性;而C-BCs即使是較高濃度時(shí),也沒有表現(xiàn)出生物毒性,說明C-BCs具有較高的環(huán)境安全性。
  (4)對B-BCs和MWNTs的微生物毒性的機(jī)理進(jìn)行研究。用HCl洗滌B-BCs去除Zn2+后發(fā)現(xiàn)純化后的B-BCs仍然會抑制細(xì)菌活性,說明Zn2+的含量對其生物毒性幾乎沒有貢獻(xiàn),因此B-BCs表面分布的小孔和粗糙的邊緣可能是其細(xì)胞毒性的原因。以DNS32為研究對

7、象,以模板細(xì)菌大腸桿菌(E.coli)和枯草芽孢桿菌(B.subtilis)為對照微生物,探究MWNTs納米尺寸對其生物毒性的貢獻(xiàn),結(jié)果表明:MWNTs會改變細(xì)菌細(xì)胞膜通透性及細(xì)胞膜脂肪酸組成,總體而言MWNTs直徑越小,改變幅度越大,說明MWNTs納米尺寸越小,其細(xì)胞毒性越大。
  (5)以C-BCs為固定化載體固定DNS32,得到的固定化DNS32可在40 h內(nèi)將100mg/L的Atrazine降解掉94%,降解率比游離菌高2

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