巴氏芽孢杆菌诱导钙铅共沉淀的动力学研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

随着现代工业的快速发展，特别是矿产资源高速开发带来的重金属污染对生态环境的影响日益严重。西南地区铅锌矿的大规模开发使重金属向环境释放和生态迁移，造成较大面积的土壤重金属污染。在众多重金属污染物中，pb最具环境危险毒性，对环境生态系统和人体健康危害十分严重。pb可以累积在植物的各个器官中，如果pb积累在农作物可食用部分，会随着食物链的传递，最终积累在人体内，危害人体健康。当人体血铅大于1.510^-4 g/l 时，可导致人体贫血、肝炎、肾炎、高血压和神经错乱等病症。由于pb污染的普遍性及其对人体和农作物的严重危害，pb污染土壤和水体迫切需要治理修复。

2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容
本实验以巴氏芽孢杆菌为研究材料，通过恒温振荡培养箱在在180rpm下恒温培养72小时，测定巴氏芽孢杆菌生长过程中的相关生理指标，具体包括以下内容：
（1）ph随着不同钙离子浓度变化的规律
ph反映了细菌新陈代谢程度的强弱，巴氏芽孢杆菌通过新陈代谢产生脲酶分解尿素产生氢氧根和铵根使ph持续上升。
（2）电导率随着不同钙离子浓度变化的规律
电导率值可以反映巴氏芽孢杆菌新陈代谢活跃程度，细菌的新陈代谢活动通过分解营养物质大分子作为能量来源，并导致离子浓度的上升，从而使电导率提高。
（3）氧化还原电位随着不同钙离子浓度变化的规律
氧化还原电位可以监测微生物的氧化效率，巴氏芽孢杆菌是好氧微生物，在其生命代谢中以氧为最终电子受体，使环境中的氧被消耗致使环境的氧化还原电位降低。
（4）脲酶活性随着不同钙离子浓度变化的规律
产脲酶细菌通过micp固化重金属污染的能力主要取决于其脲酶活性。尿素在脲酶的作用下首先水解成氨及氨基甲酸，氨基甲酸再自发水解成氨及碳酸，生成的氨及碳酸在溶液中水解平衡最终生成铵根离子和氢氧根离子，当溶液中存在钙离子时，吸附在细菌表面的钙离子与碳酸根离子结合形成碳酸钙沉淀。
（5）巴氏芽孢杆菌溶液中剩余铅离子浓度随着不同钙离子浓度变化的规律
用原子吸收分光光度计检测在不同钙离子浓度下巴氏芽孢杆菌菌液的剩余铅离子浓度，计算铅去除率，探究其诱导碳酸盐沉淀的效率。
（6）巴氏芽孢杆菌的生长曲线
在一定范围内，巴氏芽孢杆菌菌体浓度与od600吸光度成正比，可以用来间接测定菌体浓度。故本研究以测定菌液od600来反映菌体浓度。
2.2 预期目标
获得钙铅共沉淀的动力学特征，并筛选出巴氏芽孢杆菌对固定铅的最适钙离子浓度，为后续探索钙铅共沉淀的micp工艺奠定基础。

3. 研究的方法与步骤

3.1 取材和制备

使用ye-urea培养基，尿素的终浓度为20 g/l。

4. 参考文献

[1] fang, l., q. niu, l. cheng, j. jiang, y.-y. yu, j. chu, v. achal, and t. you, ca-mediated alleviation of cd² induced toxicity and improved cd² biomineralization by sporosarcina pasteurii. science of the total environment, 2021. 787: 147627.

[2] hu, l., h. wang, p. xu, and y. zhang, biomineralization of hypersaline produced water using microbially induced calcite precipitation. water research, 2021. 190: 116753.

[3]wang, m., s. wu, j. guo, x. zhang, y. yang, f. chen, and r. zhu, immobilization of cadmium by hydroxyapatite converted from microbial precipitated calcite. journal of hazardous material, 2019. 366: 684-693.

5. 计划与进度安排

该选题毕业论文相关工作进度按照以下安排进行：

（1）2024年11月21日至2024年12月16日：

与指导老师见面，讨论，确定论文选题；