苏云金杆菌杀虫蛋白在超细矿物表面的吸附行为研究

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苏云金杆菌(Bt)是目前产量最大、应用最广的微生物杀虫剂。随着转Bt基因作物的广泛种植,其安全性问题已受到了广泛的重视。研究发现,转Bt基因作物释放的毒素很容易被土壤矿物颗粒吸附,吸附能力则与土壤类型有关。本文研究了Bt杀虫蛋白在五种超细矿物表面的吸附解吸特性,用热力学和动力学方法探讨了时间、pH、温度、金属离子等对其吸附的影响,并运用电位对其机理进行了简单探讨。实验结果表明:Bt杀虫蛋白均可在五种超细矿物表面进行吸附,且属于快速吸附。其动力学曲线表明,在前20min吸附时间与吸附量呈直线上升,而后缓慢增加直至平衡。,当加入金属离子后,动力学曲线变化趋势不变,但吸附速率、吸附平衡量远远大于没有添加金属离子时的速率和平衡量,由此可见添加金属离子对Bt杀虫蛋白吸附具有一定的促进作用,且二价金属离子大于一价金属离子。用四种模型对动力学曲线拟合,二级拟合效果最好。平衡吸附曲线符合Langmuir吸附等温方程。热力学参数表明,该吸附为一自发过程,Bt杀虫蛋白在超细蒙脱石和超细凹凸棒土的吸附为吸热过程,而另三种为放热过程。Bt杀虫蛋白在矿物上的解吸量随蛋白矿物初始吸附比例的减小而降低,随温度的升高而升高,添加1mmol·L-1Mg2+后解吸率有所下降,蛋白与矿物比例变化不影响不同解吸剂的解吸规律。Bt杀虫蛋白在矿物上的吸附解吸存在滞后现象,金属离子对解吸滞后系数有较大影响,其影响趋势与矿物性质有关。添加金属离子均能引起矿物粒子Zeta电位值升高,从而在某个方面解释了金属离子促进吸附量增大的原因。
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