來自采礦和礦石加工排放的金屬及其相關的礦物浮選試劑產(chǎn)生的污染具有很大的生態(tài)和健康影響,需要加以充分理解和解決。本研究旨在分析鎳,銅和最有效和常用的硫化物礦物浮選捕收劑,如黃原酸鹽,異戊基黃原酸鈉(SIAX),異丁基黃原酸鈉(SIBX),異丙基黃原酸鈉(SIPX),乙基黃原酸鈉(SEX),戊基黃原酸鉀(PAX)和乙基黃原酸鉀(PEX)對土壤微生物群落單獨和聯(lián)合的效應。通過不同的補充方法進行分析,主要是微生物生長(細胞密度和活細胞計數(shù))和酶活性(過氧化氫酶和FDA水解)的測量,土壤微生物活動的微量量熱測定,以及基于分子生物學的不同劑量化學劑下的微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性分析。所有黃原酸鹽劑量均對土壤微生物生長、過氧化氫酶和FDA水解活性產(chǎn)生不利影響,呈現(xiàn)劑量-效應正相關,且隨著培養(yǎng)時間的延長抑制率呈下降趨勢。在所有分析參數(shù)中,SIPX 比SIBX更不利。Cu、Ni和黃原酸鹽均表現(xiàn)出劑量-效應正相關關系,Cu、Ni、SIPX、PAX、SIAX、SEX、PEX的抑制濃度(IC50)分別為447.5、438.69、225.76、158.3、83.95、74.08和39.63。與其相應的金屬混合物相比,黃原酸鹽對微生物活性的抑制作用更強。在大多數(shù)情況下,化學品混合物的抑制率低于相應的混合物組分抑制率的總和,這種情況對應于拮抗型反應。單一最不利的黃原酸鹽與較低的混合逆境相關(即,PEX在有鎳的混合的情況下,SIAX在有銅的混合的情況下)。與對照樣品相比,所有處理的樣品表現(xiàn)出較低的微生物豐富度和多樣性,最低值與含有銅的化學混合物有關。六種最豐富的門是Proteobacteria(56.7%),Firmicutes(22%),Actinobacteria(10.53%),Bacteroidetes(3.26%),Acidobacteria(2.80%)和Chloroflexi(2.242%)。每個樣品或樣品組中最優(yōu)勢的物種是對照樣品中的Bacillus selenatarsenatis(17%),銅處理樣品中的unclassified_f_Micrococcaceae(40.31%),鎳處 理 樣 品 中unclassified_f_/Micrococcaceae(19.97%),較低濃度黃原酸鹽處理樣品(50μg.g-l 土壤)中的 Cupriavidus taiwanensis(19%),較高濃度黃原酸鹽處理樣品(100μHg.g-l 土)中的unclassified_f_Enterobacteriaceae(31%),Cupriavidus taiwanensis(45.32%)存在于較低黃原酸鹽,unclassified_g_seudomo as(51.06)存在較高黃原酸鹽劑量和銅混合物中,Bacillus korlensis(25.04 9,%)存在于較低黃原酸鹽劑量混合物中,以及鎳于較高黃原酸鹽劑量混合物中(35.14%)。分別在銅、鎳和黃原酸鹽單一和混合處理中,發(fā)現(xiàn)了具有潛在適應能力或受影響較小的細菌種類,并應進行進一步分析,以確定它們的耐藥能力和潛在的生物技術應用。
【學位單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X172;X75
【文章目錄】：
Acknowledgement
摘要
Abstract
List of abbreviations and symbols
1 Introduction
    1.1 Research background
    1.2 Study interest and motivation
    1.3 Research hypotheses and objectives
    1.4 Dissertation structure
2 Literature review
    2.1 Metals occurrence, distribution and fate in the environment
        2.1.1 Occurrence and distribution in the environment
        2.1.2 Fate in the soil end environment
        2.1.3 Effect of metals on the living system
        2.1.4 Microbial adaptation to metal toxicity
    2.2 Xanthates use and interaction with the living organisms
        2.2.1 Xanthates use in flotation and its environmental implication
        2.2.2 Interactions between xanthates and the living organisms
3 Research content and methodology
    3.1 Introduction to methods in soil microbial ecology
    3.2 Material
        3.2.1 Samples collection and analysis
        3.2.2 Reagents
    3.3 Experimentation
        3.3.1 Turbidimetric measurement
        3.3.2 Spread plating and viable cell count
        3.3.3 Microcalorimetric measurement
        3.3.4 Enzymes activities measurement
            3.3.4.1 Catalase activity
            3.3.4.2 Fluorescein diacetate (FDA) hydrolyases activity
        3.3.5 Molecular biology-based analysis
    3.4 Data analysis
4 Toxic effects of xanthates on soil microbial community and enzymes activities
    4.1 Turbidity measurement
    4.2 Microbial viable cell count
    4.3 Enzymes activity analysis
        4.3.1 FDA hydrolyases activity
        4.3.2 Catalase activity
        4.3.3 Comparison between FDA hydrolyases and catalase activities
    4.4 Discussion
    4.5 Summary
5 Interactive effects of nickel,copper, and minerals collectors on soil microbialactivity
    5.1 Single toxicity of Ni, Cu and minerals collectors
    5.2 Interactive effects of Ni and its flotation collectors
    5.3 Interactive effects of Cu and xanthates (SIAX and PAX)
    5.4 Discussion
    5.5 Summary
6 Single and interactive effect of nickel,copper and xanthates on the soilmicrobial diversity and structure-Molecular approach
    6.1 Bacterial community diversity
    6.2 Venn diagram analysis
    6.3 Simples distance matrix
    6.4 Bacterial community composition
    6.5 Discussion
    6.6 Traits of potentially nickel and xanthates tolerant bacteria
    6.7 Summary
7 Conclusions and recommendations
    7.1 General conclusions
    7.2 Research contribution
    7.3 Recommendation
References
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集

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本文編號：2829226