胞外聚合物(EPS)的检测及受金属离子胁迫作用 的研究进展

胞外聚合物(EPS)是细胞外由微生物分泌的一种三维空间的大分子聚合物,其在污水生物处理系统中具有重要的作用.胞外聚合物具有一定吸附性能,使其在污水净化、环境治理方面有一定优势,既能吸附有机混合物,又能吸附无机金属离子,有很好的解毒作用.生物膜中一些金属离子的存在会对胞外聚合物产生相关影响,如Cu~(2+)、 Pb~(2+)、 Ni~(2+)、Al~(3+)等.对于胞外聚合物的提取,有高速离心法、加热法、EDTA法、NaOH法、超声法、CER法等,不同提取方法会对胞外聚合物的组分产生较大的影响.文章从胞外聚合物的性能、金属离子对胞外聚合物的影响、胞外聚合物的提取方法以及变化特征等方面阐述EPS的研究进展.     

亚甲基兰的生物污泥吸附及胞外聚合物作用

对比研究了活性污泥和厌氧污泥对染料亚甲基兰的吸附性能,并考察了胞外聚合物(EPS)以及外层溶解性胞外聚合物(SEPS)和内层固着性胞外聚合物(BEPS)在此过程中所起的作用.结果表明,活性污泥中的EPS,SEPS,BEPS以及厌氧污泥中的EPS,BEPS对染料哑甲基兰的吸附更符合Langmuir等温式,厌氧污泥中的SEPS则更符合Freundlich 模型.活性污泥和厌氧污泥中SEPS绝对吸附量均大于BEPS的绝对吸附量,分别为14.1倍和5.8倍.但由于单位质量活性污泥和厌氧污泥中BEPS的质量均远大于SEPS,故活性污泥和厌氧污泥EPS对染料亚甲基兰的吸附主要是BEPS的吸附所贡献.     

亚甲基兰的生物污泥吸附及胞外聚合物作用

对比研究了活性污泥和厌氧污泥对染料亚甲基兰的吸附性能,并考察了胞外聚合物(EPS)以及外层溶解性胞外聚合物(SEPS)和内层固着性胞外聚合物(BEPS)在此过程中所起的作用.结果表明,活性污泥中的EPS,SEPS,BEPS以及厌氧污泥中的EPS,BEPS对染料哑甲基兰的吸附更符合Langmuir等温式,厌氧污泥中的SEPS则更符合Freundlich 模型.活性污泥和厌氧污泥中SEPS绝对吸附量均大于BEPS的绝对吸附量,分别为14.1倍和5.8倍.但由于单位质量活性污泥和厌氧污泥中BEPS的质量均远大于SEPS,故活性污泥和厌氧污泥EPS对染料亚甲基兰的吸附主要是BEPS的吸附所贡献.     

自然水体细菌胞外有机组分吸附Pb2+的规律

研究了长春南湖水体细菌胞外聚合物中的有机组分胞外蛋白和胞外多糖对Pb^2＋吸附特征及其影响因素。结果表明，Pb^2＋在有机组分上的吸附均符合Freundich和Langmuir热力学方程。而Cd^2＋的存在会影响有机组分对Pb^2＋的吸附。通过红外光谱分析研究了胞外有机组分吸附Pb^2＋的机理。     

天然水生物膜胞外多糖和胞外蛋白吸附镉的特性

研究了长春市南湖天然水环境中生物膜优势菌种胞外多糖和胞外蛋白对镉的吸附特征及其影响因素.结果表明,胞外多糖和胞外蛋白对镉的吸附过程符合Langmuir和Freundlich热力学等温方程,胞外多糖和胞外蛋白对镉的动力学吸附特征符合Langmuir-Hinshelwood方程的一级反应模式.而铅的存在会影响对镉的吸附.     

脱硫灰--FeCl3联合作用改善污泥的脱水性能

以毛细吸水时间和滤饼含水率为评价指标,研究脱硫灰-FeCl3对污泥脱水性能的影响.通过污泥各层胞外聚合物含量的变化以及红外光谱分析,探讨脱硫灰-FeCl3调理污泥的作用机理.结果表明：脱硫灰和FeCl3对污泥进行联合调理的处理效果明显好于这两种调理剂单独投加的处理效果.在调理过程中,脱硫灰-FeCl3将大量紧密结合的胞外聚合物剥落,部分转化为结合度更低的上清液层胞外聚合物和松散结合的胞外聚合物,部分被Fe( OH)3吸附而除去,有效降低毛细吸水时间和滤饼含水率. Pearson相关性分析表明,紧密结合的胞外聚合物与毛细吸水时间和滤饼含水率均存在显著的正相关性,是影响污泥脱水性能的重要因素.污泥滤液红外光谱分析表明,脱硫灰-FeCl3使胞外聚合物剥落进入上清液的同时水解生成氨基酸、脂肪酸等小分子有机物.脱硫灰和FeCl3的最佳投加量分别为300 mg·g-1和60 mg·g-1,毛细吸水时间和滤饼含水率分别降至14.3 s和70.22%,相比于原泥分别降低98.48%和16.10%,脱水性能得到大幅改善.     

生物膜和生物膜形成菌的研究

细菌生物膜是一个复杂的微生物群落,生物膜巾除了水和细菌以外,还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物.介绍细菌生物膜的形成过程,并综述了近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象,从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响.     

自然水体生物膜胞外多糖吸附铅和镉的研究

采用长春南湖水中优势菌种胞外多糖分别对Pb²⁺和Cd²⁺进行吸附实验, 从离子浓度、 温度、 时间、 pH值、 铅镉共存等方面对其吸附规律进行了初步研究, 结果表明, Langmuir和Freundlich方程均可描述自然水体生物膜胞外多糖吸附 Pb²⁺和Cd²⁺的热力学过程. 胞外多糖吸附Pb²⁺和Cd²⁺的动力学吸附特征符合Langmuir-Hinshelwood方程的一级反 应模式.Cd²⁺干扰胞外多糖对Pb²⁺的吸附, Pb²⁺也干扰胞外多糖对Cd²⁺的吸附.     

胞外聚合物的提取与特性分析研究进展

胞外聚合物(EPS)由于具有独特的性能,在废水处理过程中扮演着重要角色,已成为目前的研究热点之一。它是一种附着于细胞表面的不溶性有机物,其主要来源于微生物的新陈代谢和细胞自溶,主要由多糖、蛋白质、核酸和腐殖酸等组成。本文在介绍胞外聚合物的组成、性质和特性的基础上,对生物膜、污泥和细菌胞外聚合物的提取技术、胞外聚合物组成和表面特性分析方法的研究概况进行了综述,并总结了近年来胞外聚合物的发展趋势和应用前景,为胞外聚合物的进一步研究和应用提供有价值的参考。     

胞外聚合物的提取及其吸附性能

为了快速、高效地提取活性污泥的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),采用4种方法提取紧密结合型EPS(tightly bound EPS,TB-EPS),对比不同提取方法的优缺点,考察TB-EPS对Mn²⁺吸附性能的影响,研究了TB-EPS的吸附机理.结果表明:加热法提取的TB-EPS效率高,方法简单,操作方便,不破坏细胞结构.加热法提取的TB-EPS用于吸附重金属Mn²⁺,其最大吸附率为53.8%,吸附过程符合二级反应动力学特征和Langmuir吸附等温方程,该吸附以化学吸附为主.在TB-EPS中色氨酸和酪氨酸的疏水作用是主要的吸附机理.     

实验室制备的铁、锰氧化物与自然水体生物膜中相应组分吸附铅、镉特征比较

用实验室制备的无定形铁、锰氧化物吸附铅、镉,结果表明：实验室制备的无定形铁氧化物与自然水体生物膜中的铁氧化物吸附铅的能力接近,锰氧化物能够较好地模拟自然水体中生物膜中的锰氧化物吸附镉的行为.     

玉米秸秆生物炭对重金属镉、铅的吸附性能

利用玉米秸秆制备生物炭,进行吸附重金属Cd~(2+)和Pb~(2+)试验,分析生物炭吸附重金属的吸附量及吸附效率.试验结果表明:Cd~(2+)的最优吸附条件是pH为5,120 min吸附平衡.Pb~(2+)的最优吸附条件是pH为1,60 min吸附平衡;生物炭对养殖废水中Pb~(2+)和Cd~(2+)具有较好的吸附效果,吸附去除率分别为85%和98%,生物炭对Pb~(2+)的吸附效果明显优于Cd~(2+);Cd~(2+)和Pb~(2+)在秸秆生物炭表面上的吸附过程符合Freundlich等温吸附模型.     

溶解性有机质对重金属在土壤中吸附和迁移的影响

溶解性有机质(DOM)是土壤中最具有活性的组分,可以与重金属发生吸附、解吸、络合等一系列作用,对重金属的迁移转化、生物有效性等产生一系列重要影响。通过实验研究溶解性有机质对重金属吸附和迁移的影响。吸附实验表明,重金属Cu、Pb、Cr、Cd在土壤中吸附能力是不同的,土壤对重金属吸附能力的大小顺序为PbCuCrCd。土柱实验表明,重金属Cu、Pb、Cd、Cr在土壤中的迁移规律相似,均为前期淋出液重金属含量较低,后期随时间的增大而增大,当达到吸附饱和后浓度趋于稳定。但不同重金属迁移速率各不相同,这与吸附实验结果相符。溶解性有机质的存在对重金属迁移的影响主要体现在迁移速率上,其穿透时间比去除有机质的情况短,有机质的存在有利于重金属离子向下迁移,但当达到饱和后对重金属迁移浓度影响不显著。     

自然水体生物膜生长环境与其吸附铅、镉能力的关系

同一水体不同水深以及同一水体不同时间培养的生物膜对铅、镉吸附的实验结果表明，生物膜上主要化学组分与相应水环境中的化学物质之间存在着显著的相关性，生物膜吸附铅、镉主要是由膜上铁氧化物、锰氧化物控制的，即生物膜的生长环境对生物膜吸附重金属的能力起到了制约的作用．     

粉煤灰对钝化污泥重金属有效性影响

通过添加不同比例的粉煤灰对城市生活污泥进行钝化,系统的研究了粉煤灰对钝化污泥中金属元素Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe含量及其有效化的影响.结果表明:粉煤灰对污泥中有效态Cd、Pb、Ni、Cr、Mn、Fe具有钝化作用,其中对Cd和Fe的钝化效果最明显;但对Cu却有促进其向有效态转化的作用;总体上看钝化污泥人工土壤中重金属含量符合国家农用标准,而其中有效态Cd、Pb、Ni、Cr的含量均远远低于对植物体造成毒害的临界水平.     

冻融作用对土壤吸附重金属的影响

以Pb²⁺和Cd²⁺为目标污染物研究冻融作用对土壤吸附重金属的影响, 推断了影响机制, 并分析了温度对冻融土壤吸附重金属的影响. 结果表明, 冻融作用降低了土壤对重金属的吸附量, 影响了吸附曲线的斜率, 但未改变吸附曲线形状, 这与冻融作用改变土壤理化性质有关: 冻融作用影响了土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附机制, 引起专性吸附向非专性吸附转变, 利于Pb²⁺和Cd²⁺向环境的解吸和释放. 冻融作用未影响土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附热力学性质, 随着温度的升高, 冻融土壤和未冻融土壤对Pb²⁺的吸附量逐渐升高, 属于吸热反应; 对Cd²⁺的吸附量降低, 属于放热反应.     

南湖水体多相介质中重金属元素的分布特征

以南湖水体中的水、 沉积物、 生物膜和悬浮物为研究对象, 对重金属元素的分布与富集情况进行了研究. 结果表明, 不同采样点、 不同相中Zn的含量最高, Cd的含量最低, 但Cd的富集能力最强, 生物膜和悬浮物富集重金属的能力远大于沉积物的富集能力, 且Zn,Cu,Cd和Pb均表现出点源污染的特性; 采用社会科学统计程序（SPSS）相关分析方法分析了重金属元素（Zn,Cu,Cd,Pb,Fe和Mn）在固相介质中的相互关系, 结果显示, 沉积物、 生物膜和悬浮物中元素间的相关性趋势存在着一定差异, 3种固相介质中Cd与Fe的相关系数均大于Cd与Mn的相关系数, 而Pb与Fe的相关系数均小于Pb与Mn的相关系数, 说明铁氧化物对镉环境化学行为的贡献大于锰氧化物, 对铅环境化学行为的贡献小于锰氧化物.     

淮河流域安徽段水系沉积物中重金属的分布与赋存形态

基于对淮河流域安徽段水系中7条河流的21个沉积物样品的实验研究,获得了Cd、Pb、Mn和Ba等4种重金属的含量数据,分析了沉积物中重金属的分布特征和赋存形态.在此基础上,应用地积累指数法综合评价了沉积物中重金属的污染状况;结果表明:研究区内水系沉积物中的Mn和Cd主要以弱酸提取态与结晶态的形式赋存,Ba主要以结晶态的形式出现,Pb主要以可还原态和结晶态的形式赋存;重金属的分布受多种因素的影响,在研究区水系沉积物中的分布存在一定规律;研究区水系沉积物中重金属污染总体较轻微,部分河段沉积物中出现了Cd和Mn的污染迹象.     

等离子发射光谱法同时测定西红柿叶标样(ESP-1)中铜、锌等含量

采用微波消解技术对西红柿叶标准样品(ESP-1)进行前处理,用等离子发射光谱法同时测定西红柿叶标准样品(ESP-1)中铜、锌、铁、锰、铅、镉的含量,结果表明:该方法快速准确,对同时测定植物样品以及其它固体样品中多种金属元素的含量具有很好的参考价值.