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污染环境中~(95)Zr和耐辐射奇球菌的研究

刘立丽  
【摘要】: 环境污染已成为全球关注的热点问题,其中环境污染物动态行为的研究及有效清除环境污染物新方法的探索是解决环境污染问题的重点。 ~(95)Zr是核电站反应堆的主要裂变产物之一,是压水堆核电站的主要放射性液态排放物。鉴于核事故的突发性和危害的严重性,需要对其进入生态环境后的迁移消长动态有较为系统的研究。本文采用同位素示踪技术研究了~(95)Zr在不同土壤中的淋溶、迁移和在几种水生及陆生生态系统中的行为,为探明~(95)Zr在不同农业生态环境中的行为规律提供基础资料,对制定有关安全标准和污染治理提供了科学依据。 同时针对耐辐射奇球菌Deinococcus radiodurans对电离辐射、紫外线、干燥、强氧化剂和一些化学诱变剂的惊人的抗性,对构建在放射性和有机卤代物污染的复合环境中具有生物修复功能的超级基因工程菌方面做了初步的研究,以发展有效清除环境污染的新途径。 1、采用模拟土柱法研究了~(95)Zr在两种红壤(泮畈红壤和红黄壤)中的淋溶特性和垂直迁移。结果显示:(1)淋溶收集水中~(95)Zr的含量甚微,接近于0,且随着总淋溶水量的增加(250mL/750mL),淋溶水中~(95)Zr的总量几乎没有变化,表明~(95)Zr一旦被土壤吸附,则不易被水流解吸;(2)滞留于土壤中的~(95)Zr绝大部分分布在土壤表层,泮畈红壤和红黄壤分别有90.05%~97.47%和96.02%~97.16%的~(95)Zr滞留于0~0.4cm土层范围内,表明二种红壤对~(95)Zr均有较强的吸附能力;比较其变化动态,红黄壤对~(95)Zr的吸附能力略强于泮畈红壤。 2、采用土柱法研究了~(95)Zr在浙江省有代表性的3种土壤(小粉土、红黄壤和海泥)中的淋溶和垂直迁移及盐度对其行为的影响。结果显示:(1)淋溶后收集到的全部淋溶水中~(95)Zr的含量较少,250mL、500mL和750mL 3种不同淋溶水量下,小粉土约占原始引入量的5.33%~7.68%,海泥为0.77%~1.32%,红黄壤几乎为0;且随着总的淋溶水量的增加,被淋溶下的~(95)Zr的总量变化不明显,表明~(95)Zr一旦被土壤吸附,则不易被解吸;(2)滞留于土壤中的~(95)Zr绝大部分分布在土壤表层, 浙江大学博士学位论文 小粉土约有45.99%~50.02%的95zr滞留于。刁.4cm土层范围内,红黄壤和海泥则 分别为%.02%一97.16%和95.94%~98.01%;(3)随淋溶水盐度的增加,表层土 (0一0.2cm)中952:的量明显提高,表明水体盐度增加有助于提高土壤对952:的吸 附率。 3、研究了卿鱼对952:的吸收和在其体内的分布动态以及95Zr在水生生态系统中的行 为特性,并运用非线性拟合方法建立其数学模型。结果表明:(l)从水体中引入 的95zr由于沉降、土壤吸附、被鱼体摄入和金鱼藻的吸收、吸附作用使水体中的 gszr比活度呈快速下降,其消失动态符合二项指数衰减规律,cw=43.36e.,.74t+ 12.85e一住‘”。(2)金鱼藻对95zr有较强的吸收、吸附能力,其比活度变化动态(l一28d) 符合单项指数衰减规律,Ch一1“.69e一。·04t,其浓集系数(cF值)随时间而增大,至试 验结束时(28d)高达321 .12。(3)卿鱼从水体中摄入和吸收952:的主要器官是肠胃 道(内脏),与水体直接接触而吸附、吸收的952:主要集中在鱼鳃和鱼鳍中,肉、骨 和鱼卵中的比活度较低(略高于本底水平),表明通过肠胃道摄入和鳃、鳍等组织吸 附、吸收的95zr不易向肉、骨和鱼卵等内部组织输运,指数回归分析表明卿鱼(全 鱼)中9,zr的变化动态符合二项指数规律,Cf一12.12(e一“·Zot一e一’·4,‘)。 4、研究了95zr在蚕豆一土壤系统中的迁移消长动态。结果显示:(l)当952:经模拟 降雨引入系统后,gszr在蚕豆中的比活度,以茎叶和豆壳中最高,根部次之,而 豆粒中最低,仅稍高于本底水平。在整株作物中95zr浓度的动力学可用指数回归 方程式表示如下:cl(t)=343.57e一0.04飞产=0.%)。(2)952:进入系统后即在系统中发 生迁移,土壤中的952:主要滞留于表层6cm内,各层中其比活度与距土表深度呈 显著单项指数负相关。 5、对952:在小麦/土壤系统中的分布积累动态做了研究。结果表明:(l)当952:经模 拟降雨引入系统后,小麦不仅从根系而且还从茎叶吸收错,952:在小麦中的比活 度,以茎叶和颖壳中最高,根部次之,籽粒中最低,仅稍高于本底水平。在整株 作物中952:浓度的动力学可用指数回归方程式表示如下:Cl(t)= 356.s3e一o·04x少一0.95)。(2)9,z:进入系统后即在系统中发生迁移,土壤中9,zr主要 滞留于表层6cm内,各层中其比活度与距土表深度呈显著单项指数负相关。 浙江大学博士学位论文 众 以耐辐射奇球菌Deinococcus;adioduran:Rl和自养黄色杆菌Xanthobacte; autot汽少hicus GJ10为材料,利用分子生物技术构建可在辐射污染环境中降解1,2- 二氯乙烷等卤代烷烃的超级基因工程菌,用于核复合污染环境的生物修复。以自 养黄色杆菌GJ10抽提的质粒为模板PCR扩增卤代烷烃脱卤酶基因dhIA,并利用 穿梭载体pRADz3构建在耐辐射奇球菌中可表达的重组穿梭载体pRADZ3dhiA, 最终将该重组穿梭载体引入耐辐射奇球


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