废水处理中白腐真菌与重金属相互作用的胞外微观机理研究

针对我国废水中重金属-有机物复合污染严重的现状，全面系统地研究废水处理中白腐真菌胞外分泌物（胞外酶、草酸、黑色素、蛋白质等）在重金属胁迫下的分泌规律，建立白腐真菌胞外分泌物与重金属的动态响应关系；同时运用现代分析手段，表征废水处理中白腐真菌胞外结晶颗粒中金属化合物、胞外有机组分的主要元素与重金属的键合特征，明确胞外蛋白质组分对金属结晶的贡献；研究含重金属废水生物处理中白腐真菌的表面能变化规律、胞外金属结晶颗粒的二维台阶生长参数、结晶颗粒聚集的有机物质种类及金属结晶颗粒生长的促进机理。本研究不仅对探索微生物处理重金属污染废水的胞外微观机理、调控重金属废水的微生物处理效率具有非常重要的意义，而且为金属纳米颗粒的微生物胞外仿生合成、微生物胞外分泌物控制的纳米结晶材料的生物矿化等领域的研究提供理论借鉴。

针对我国废水中重金属—有机物复合污染严重的现状，本研究围绕“废水处理中白腐真菌与重金属相互作用的胞外微观机理”，进行了以下研究： . 研究了P. chrysosporium对Cd(II)、Cu(II)和Zn(II)的吸附。在最佳吸附条件pH 5.5~6.5、温度为37℃、吸附6h条件下，P. chrysosporium对Cd(II)、Cu(II)和Zn(II)的最大吸附容量分别为66.23 mg/g、74.78mg/g和54.12 mg/g。二级动力学方程比一级动力学方程更适合描述P. chrysosporium对这三种离子的吸附。. 开发了白腐真菌胞外聚合物(EPS)的提取方法，确定了EPS的主要组分，揭示了EPS在白腐真菌吸附重金属中的重要作用。探寻到了一种白腐真菌胞外金属结晶颗粒聚集生长的方法，揭示了聚集生长后的金属结晶颗粒的微观性质，深入探讨了白腐真菌胞外金属结晶颗粒形成、聚集生长机理。. 揭示了重金属和有机污染物胁迫下，P. chrysosporium胞外粒子流变化规律及氧化应激机制和抗氧化解毒机制。2,4-二氯苯酚和Cd胁迫下，发现了显著的H+ 和 O2 在细胞膜内外的交换。低镉条件下超氧化物歧化酶与丙二醛有着很好的相关性，这种相关性伴随着丙二醛水平的显著增加在高镉条件下消失。 . 开发了重金属诱导下黄孢原毛平革菌胞外分泌蛋白的提取方法。已找到具有特定功能调节作用的17个胞外蛋白。谷胱甘肽硫转移酶、酒石酸盐脱氢酶、3-磷酸甘油醛和细胞色素P450在Phanerochaete chrysosporium对重金属抗氧化和螯合过程起了重要作用。. 探寻了一种白腐真菌处理重金属和有机污染物复合污染废水的方法，获得了pH 6.5和5 mg/L Cd及20 mg/L 2,4-DCP条件下最佳去除效果。在高水平木质素过氧化物酶（7.35 U/mL）和锰过氧化物酶（8.30 U/mL）条件下能使2,4-DCP得到很好的降解。. 研究了聚乙烯亚胺改性黄孢原毛平革菌对重金属的吸附。改性后Zeta电位零点从pH 3提高到10.8。改性后黄孢原毛平革菌表面引入了大量胺基和羟基基团。部分Cr(Ⅵ) 还原成Cr(Ⅲ)。在最佳pH 3条件下，改性菌体对Cr(Ⅵ) 最大吸附容量达到了344.8mg/g，吸附性能得到了显著提高。