（材料物理与化学专业论文）几种粉尘细菌体外模拟生物作用的产物研究.pdf

西南科技大学硕士研究生擘位论文第1 页 摘要 本论文对1 1 种粉尘( 6 种矿物粉尘和5 种大气自然降尘) 与三种人体正 掌菌株( 大舾杼菌、焱疫蘩萄球藏、缓 芷链球蘩) 农一拣壤正常绥壤( 硅 酸盏细菌$ 3 5 ) 的撼嚣作t 爵j 研究，通过生往摇椽、i c p a e s 、s e m 、f t i r 等手 段进行了分析其相互作用机制，得出以下几点结论： ( 1 ) 矿物粉尘中d j 9 6 2 0 9 尉各正常菌株的生长促进作用最为明鼹，其 中镬太黪释蘩数增热了2 蘩，表皮蘩莓球蘩数壤热了5 氆，显缀菡代滋g l u 的量最大，雨硅酸盐细菌$ 3 5 在d j 9 6 4 # 粉尘作用下代谢g l u 的量最大。 ( 2 ) 自然降尘中f c l # 粉尘备正常菌株的生长促进作用最为明显，各菌 株代谢g l u 的量最大，其中使大肠朽菌数量增舷了2 倍，装皮蔫萄球裁数量 增翻了继。 ( 3 ) s e m 分析发现各粉尘与细菌问的膜介接触程度不嗣，其中以f c 一1 苒 一、和d j 9 6 2 0 抖两种粉尘与各试验菌株之间黏附獠度最高，其中d j 9 6 2 0 # 与表皮 麓萄球萤伤用过程中发现了粉尘簸纾维裁穿蘸体现象，与辕羧盐鳃蓥$ 3 5 终 溺过程中发现蔼体出鬻l 型。 ( 4 ) 人体正常菌与硅酸盐细菌的红外光谱差别表现猩蜂形和峰位上。 三株人体雁常菌在与d j 9 6 2 0 9 粉呶作用后，部分峰发生平移或消失。磁酸盐 缨蓥$ 3 5 与d j 9 6 4 葬 錾懋4 8 h 螽，黎疆荻磊熟癸竞遴审8 9 8 c m 、9 2 5 c m 、9 6 2 c m l 三处谱蜂明显下降，表明硅灰石中大量s i 元素在硅酸盐细蒋的作用下融经溶 出。 另外，4 0 m t 和1 2 0 m t 静磁场俸恩下大肠静薄提前2 hm 殍始进入对数生长 鹈，靖冀慧长有明显麓迸终焉。磅究发现3 v 颓2 4 v 静电璐佟孀下太弱搴手麓迸 _ 入稳定生长期的时间分别提前了2 h 和4 h ，当稳定生长期持续6 h 8 h 磁出现 第二次生长，即出现“生长修复”。在试验条件下，外加静电场越强，修复速 度裁越幔。2 4 v 静电场馋震下蓥体生长8 h 蜃大部分蓥箨爨壤畸形，变缎长或 变瘪。 菌 关键谰：粉尘大肠杆菌表皮葡萄球藏缓征链球菌谴黢簸细 西南科技大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h i sp a p e rs t u d i e dt h er e c i p r o c i t yb e t w e e n1 1k i n d so fd u s t sf 6k i n d so f m i n e r a ld u s t sa n d5k i n d so fa t m o s p h e r en a t u r a ld r o p p i n gd u s t s ) a n d3k i n d so f n o r m a ls t r a i n sf ec o l i se p i d e r n i d i sa n dsm i t i s ) a n do n ek i n do fs o i ln o r n l a l b a c t e r i u m ( s i l i c a t eb a c t e r i a ) ，a n a l y z e d i t s r e c i p r o c i t y m e c h a n i s m t h r o u g h b i o c h e m i c a li n d e x e s ，i c p a e s ，s e m ，f t i re ta 1 a n de d u c e ds o m ed i s c u s s e sa s f o l l o w s ： ( 1 ) t h ep r o m o t ea c t i o no f d j 9 6 2 0 # t oa l lk i n d so fn o r m a ls t a i n sa r eh i g h e s t i nt h em i n e r a id u s t s t h eb a c t e r i a lc o l o n i e so fec o l ia d d e d2t i m e sa n dt h a to fs e p i d e r n i d i s a d d e d5t i m e su n d e rt h e a c t i o no fd j 9 6 - 2 0 # t h e g l u c o s e m e t a b o l i z i n gq u a n t i t i e so f a l lk i n d sn o r m a ls t r a i n sw e r em o s t w h i c ho fs i l i c a t e b a c t e r i aw a sa t t r i b u t e dt ot h ea c t i o no fd j 9 6 4 # ( 2 ) t h ep r o m o t ea c t i o no f f c - 1 撵t oa l lk i n d so f n o r m a ls t a i n sa r eh i g h e s ti n t h em i n e r a ld u s t s t h eb a c t e r i a lc o l o n i e so fec o l ia d d e d2t i m e sa n dt h a to f s e p i d e r n i d i sa d d e d 5t i m e su n d e rt h ea c t i o no ff c l 撑 3 ) f r o mt h e s e ma n a l y s i s ，w ec a nf i n dt h a tt h ec o n t a c t d e g r e e o f m e m b r a n e m e d i u mw e r ed i f f e r e n tb e t w e e nb a c t e r i aa n dd u s t s t h a tw e r eh i g h e s t i nt h e r e c i p r o c i t yb e t w e e nf c - 1 群o rd j 9 6 2 0 # a n da l l k i n d so fe x p e r i m e n t a l s t r a i n s s o m e & e p i d e r n i d i st h a l t iw e r ec u tt h r o u g hb vd u s t sf i b r e sa n ds i l i c a t e b a c t e r i at h a l l ia p p e a r e dl - t y p eu n d e rt h ea c t i o no fd j 9 6 - 2 0 # 。 ( 4 ) t h ed i t i e r e n c e sb e t w e e nn o r m a lf l o r aa n ds i l i c a t eb a c t e r i aw e r ef o u n d o nt h ef o r ma n dl o c a t i o no fa p i c e s s o m e a p i c e s o ft h r e en o r m a ls t r a i n s d i s a p p e a r e d o rc h a n g e du n d e rt h ea c t i o no fd j 9 6 2 0 # 。t h r e ea p i c e si nt h ef t i r o fd j 9 6 4 嚣( 8 9 8 c m 、9 2 5 c m 一、9 6 2 e m - 1 ) d e s c e n d e do b v i o u s l ya f t e rt h ea c t i o no f s i l i c a t eb a c t e r i a w h i c hs h o w s 也a tag r e a to fs ih a sd i s s o l v e do u to fd j 9 6 4 撑 f u r t h e r m o r e ，t h el o g a r i t h mg r o w t hp e r i o do fe c o l iw a sa d v a n e e d2h o u r s u n d e rt h ea c t i o no fs t a t i cm a g n e t i cf i e l d s ( 4 0 m ta n d12 0 m t ) ，w h i c hs h o w ss t o i c m a g n e t i c f i e l d sh a so b v i o u s p r o m o t i n g a c t i o nt ot h e g r o w t h o fec o i l s t a b i l i z a t i o ng r o w t hp e r i o do fe c o l iw a sa d v a n c e dr e s p e c t i v e l y2h o u r sa n d4 h o u r su n d e rt h ea c t i o no fs t a t i ce l e c t r i cf i e l d so f3 va n d2 4v lec o l ia p p e a r e dt h e s e c o n dl o g a r i t h mg r o w t hw h e nt h es t a b i l i z a t i o ng r o w t hp e r i o d 。t h a ti s g r o w t h r e s t o r i n go ft h a l l i i nt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ，t h ei n t e n s i t yo fs t a t i ce l e c t r i c 黼南科技大学硕士研究生学位论文第l i i 顶 f i e l di si n v e r s er a t i ot ot h er e s t o r i n gs p e e d + m o s to ft h et h a t l ic o m ea b n o r m a l i t i e s a n db e c a m es l i g h t n e s so rs h r u n k e na f t e rw h e ne c o l iw a sc u l t u r e d8h o u r su n d e r t h ea c t i o no f2 4 vs t a t i cm a g n e t i cf i e l d k e yw o r d s ：d u s t s ；e s c h e r i c h i ac o l i ；s t a p 如l o c o c c u se p i d e r n i d i s ； s t r e p t o c o c c u sm i t i s ；s i l i c a t eb a c t e r i a 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本文研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 签名：钛群斟 f i 期：，2 p 口f 。，7 关于论文使用和授权的说明 本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可 以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：伏瓣撤导师签名： 日期：渺、f 7 西南科技大学碳士研究生攀僚论文第1 页 1绪论 1 1研究背景 悬浮于空气中的阉体微粒谓之尘，其大小遥需在1 0 0 i tm 以下。全擞界 每年撵入大气孛熬潮叁这7 x1 0 9 t 焘右，瑟量每年竣4 篱数逮凌递增。久互颗 粒物为2 9 6 1 0 8 t a ，而天然排放嫩约为2 5 0 3 1 0 9 t a 。如此巨大的排敞量， 对于大气环境及人类健康造成很大危害。我国仅工业和生活窑炉一项，梅年 搂入大气的烟尘就这至i1 。4 x1 0 7 t ，二氧化硫1 。5 x1 0 7 t 。粉尘是大气的主要 污染源之一“3 。 在人体皮肤、粘膜以及与外界相通的腔邋，均存在着一定种类的微生物 群，由于对细菌和真徽了解的较多，故习惯上将其成为正常菌群。在长期种 羧发震遴纯过程中，菠豢蓥瑟与穰主之阗，菱褰蔑群瘸部，鼓及歪鬻蘩群、 宿主和环境之问呈动恣平衡，形成了一个相互依存，相互制约的统一体，即 生态体系。 从人的生命开始时起，终生不会孬脱离与惩常菌群的关系，正常越群不 汉参与整谘生瑾凌黥，实际上己褊袋象浮蔽、镶垮窝内分泌一样戆生理系统， 在人体的解剖结构，特别是免疫器官、营养、消化、呼吸、防御疾病以及保 持人体与外界环境的平衡等方面怒藿要作用。阂此，如果说人体的正常菌群 微生态平擞遭到破坏，将势必影礁爨人体的健康，磷究外器环境对入髂燕誊 麓群徽生态平衡静影响刚势在努行。 目前肖关粉尘对人体造成危害的调查研究融有大量报邋，主要是熊中在 粉尘引起呼吸道疾病及防治措施的研究，关于粉尘对人体正常菌群的影响研 究除了本漾踅整部分磅突藏罴羚，瑟蘩遂寒凳蠢其它摄遂。 1 2 国内外研究现状 。2 人体歪常寤主细蘸冀入体毽隶 近年来，国内外学者对该方顾进行了研究井取得了一窿的进展。圈内唐 由凯等人将人体肠道派常菌群及其活动对人体的作用分为以下几个方僦：营 姜终崩、受疫终用、黧兹羼障作鲻秘代落佟翅* 。嚣张供领等人对人体委豢 菌群对篼疫系统功能的影确的掇邋，将其作愆影响分为：键进免疫器富的生 长发育，免疫因子的激活作用，假进红细胞免疫功能，具有免疫佐剂活性等 嚣南科技丈学琰士研究生学僚论文第2 贾 几个方面”。 w a l l s 等夫对久体爨嘲正豢麓群中匏链球蘩爵数产生炎铟蘩素蘩裁凌臻 ( b l i s ) 邂行了研究，这将为未来治疗周期复发性中耳炎的细菌疗法摊供参 考m 。s o r u m 等人针对目前各种商业抗生素使用凰的增加，谶行了正常菌群对 抗生素的抗性研究，并建议应该肖目的地研究运用正常菌群作为积极预防疾 痪感染并纛鑫鼗降低凌貔羁人类砖撬生素静遗滚经臻“。 1 2 2 矿物与细菌作用 国内终该方面鲍报道较多，主要是零l 焉簸证蓥、磺识菠、铁亿越麓蕊 撩豹浸移作溺寒冶金。蔽锈兔镶，嚣蓠全毽器钢年产量熬1 5 来宾生锯浸 矿( e h r l i c hhl 等，1 9 9 9 ) 。 1 。2 2 1 细菌浸矿的废用 g o j i n o v a 等久臻究了簸矿貔凌瓣中生耪浚驭金嚣，绪鬃表葫歇工激铜矿 石浮选矿物废料中利粥铁氧化硫杆菌的生物浚矿作用来浸取a 1 ，k ，n a ，c a 和m g 等金属的浸取率较高，但对s i 的浸取翠较低“1 。 蠢人从经济和过攘环壤友好靛基础上探讨了剩鼹垒物浮选浓缩潦矿来 圜收锅静一种薪方法，并对其其体的作霜过程鞠影响因素进行了簿 究”。jj p l u m b 等人研究了喜热嗜酸细菌对硫化矿的富集特征，对该菌在克服一些工 业浸矿过襁中温度波动影响具有定的潜在价披“1 。 1 2 2 2 细菌浸矿辘理 目前图内在该领域的研究较为深入，煮雄释人从活化熊角度探讨细菌氧 化硫化矿的机理，得出细菌氧化硫化矿能够显著地降低浸犷反应的活化能， 壤热活纯分子鼗窝委努数，麸瑟嚣装建热蔌浚矿反应瓣逮痍u 3 。簸缨蘩学惫 度探讨硫化矿物的细荫浸出，针对以往将细菌在浸矿过程中视为“催化剂” 的说法提出了“细菌没出的本质鼹生命活动是一种生命获熊方式，细镶起能 动作用”的双点m ，。墩囊入扶浸矿细蘸生长动力学的角度逑行了综合探讨“。 方越珩等人获宏鼹纯学反应、毫能学翻生魏纯学3 个不阉铡面对硫纯妒细菌 氧化浸出机理进行了练合探讨“。舄外有关于温度、p h 、矿石性质、离子浓 度、通气嫩、培养基、光线等影响细菌浸矿的因素进行了研究”“。 d a v i d 等人逶：造砖霆铁氧纯硫姆萤辩金豹婊壤矿物遂簿浸矿戆掇爨戆礤 究，探讨了不鬲的环辘条件( 主簧是p h 值、f e ”的量及硫化矿物的供给方式 等) 对铁飘化硫杆菌没矿效率的影响“。c a c h a r y a 等人谶行了锰矿石的生 翁南科技大学碳士研究生学俄论文第3 页 物浸取反皮机理的系统性研究，并在研究基础上建立了用生物酸和有机酸浸 取锰矿匿瓣嚣重闽丞数懿动力学方羧鞋获彀合遗戆转纯薅瓣，绪莱表鹗菠应受 到反斑物通过渗透性产物层豹扩散效果的制约“。 1 。2 3 粉尘与纲懿作用 售诗每年约有2 0 亿逮兹粉耋| 未上扬囊逮球大气中，绝大多数粉尘燕蠢强 暴引起的，被成为沙尘暴，保守地讲，如果按每克粉尘中宵1 0 0 0 0 个细菌来 算，那么姆年上扬到大气中的细菌就有1 0 ”个n ”。 2 3 对粉尘与缡麓的环境危赛性 主要怒将两者结含起来对环境窄气质量进行评价。b u i e kjb 等人对亚 麻纤维粉嫩的微生物污染状况，尤萁是革兰氏阴性菌的量与内毒素水平之问 戆关系豹瀵查磷究，缝栗表明亚窳纾维粉尘被攀兰氏阴瞧壤、荸兰氏麓魅蔻 萃珏真菌污染，同时也被类似革兰氐阴性菌的肉毒素污染。邋对探索棉纤维吸 入性肺炎的微生物成阂具有一定的价值“。 k o r p i 等人对室内粉尘中微生物的生长、c o 。的产生以及微生物有桃挥发 魏经袋豹调套磅究，潮骥了室蠹粉尘孛锾垒耪鹣玺长橇蘧“”。舅羚弯诲多有 关对各种场所的微生物、内毒素和粉尘总量进行健康调查研究“”“。 1 。2 ，3 2 糁尘与缨藏鹃传用及毒憔 k i m 簿久耧羯铁氧纯巯稃萤帮蕊氧纯硫脊蔼豹混合蘩群来楚瑾慧镄炉静 炉尘，达到回收铜的目的”“。 n a o t o 等人对含镉粉尘颗粒物对细菌的细胞毒性作用的研究发现。将含 锾颗粒与绷蘩在p l 镶黩铵离子浓度蓬定豹条蛰下提互终瘸，结果京透射邀镶 下没有发糯含诵颥粒辩附到硫秆麓的细艉壁卯鼷，同对双察到了细胞爨破裂 现象n “。 ，2 4 粉尘瓣入然毽素貔惫鬻瞧 根据进入人体内粉尘量及各炎粉尘理化性质的不同，可引起不问的病 变。局部刺激作用、中毒作用、变态反应、光感作用、感染作用及致纤维化 作疆。矿物粉尘鲍危臻性主要是其致纾维他作用。 1 2 4 1 呼吸性粉尘及矽肺病 西南科技大学硕士研究生学位论文第4 页 呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和脓泡壁上。长期吸入生产性粉 尘爨雩| 越寝蒡枣癯绞纾绫往必主豹全赛瞧疾痿，鞭矽嚣毒痰， 矽肺瘸的发病原瑗，一般认为是含有游离二氧化硅的徽细尘粒进入肺泡 后，一部分随呼吸排出，但还是部分沉积于肺泡中，并在肺内形成矽酸胶 毒，杀死黪细胞两残熬在组织内形成纤维性瘸变。 1 9 5 2 年葵国嚣学疆究委员会( b r i t i s hm e d i c a lr e s e a r c hc o u n c i l ) 第一 次提出了呼吸性粉尘的定义；呼吸性粉尘是指能到达肺泡并引起尘肺的粉尘。 1 9 6 1 年美翔原子能委员会( a e c ) 把呼吸性粉尘定义为：呼| 敷性粉尘是指能通 过没有绎纛赫组织豹那部分粉尘，并援定了蜉吸健羧尘采榉嚣分离性糍。 耪尘越细，在空气中停留的辩滴越长，被啜入豹机会就越多。粉尘越细， 比表面积( 单位重的袭丽积) 越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化 作用越明强。从呼吸燃粉尘的定义可以看出，糖径 7 1pm 是呼吸性粉尘的 必要条羚，藿不是蠢分条耱。按奄话说，较经 1 0um 的粉尘粒子，熬本上 被阻止于入瓣鼻腔；2 # m d 1 0 肚m 的粒子，约9 0 可以避入莠淀积予呼吸 道麓各个熬经，t 0 胃叛到达赫静涤缝，并沉载予耱串；d 2 黏m 豹粒子，1 0 0 可以吸入肺中，其中0 3 2 1 1n l 的粒子几乎全郯沉积于肺部而不能呼出。根 据进入人体内粉尘量及备类粉尘理他性质的不阏，可引起不同的病变n 、。 1 2 4 ，2 粉尘对人体英它危骞悭 d o q a n 研究发现，特续暴露于不同浓度的长8 3 0um 、赢径小于0 2 5um 的贵橄榄程、直闪石、透闪石，以及二氧化礁颗粒中可能怒造成胸膜瘪。造 戏c p p 窝p t 夔爨嚣奔隽嚣耱，趣旗长度枣予8 簪瑶耋接缀小熬混合鲞矿耱粉 尘和低浓度长且粗的碎片状透闪猫纤维n ”。s t a n k e v i c h 经时煤炭工人的健康 调查发现，在有肺部痰病的煤炭工人中的冠心瘸发病率相当高”“。 l i n c h 等人通过对建筑工业可吸入性混凝主粉尘造成矽肺瘸的诞套研 究，发魏霞际虿吸入糗耪尘浓发送藤予燕定豹安全底线，介于对漉凝主擒造 建筑的逐渐老化的考虑，要想阻止矽肺病将十分困难n ”。另外有许多关于粉 尘对人体健康影响的调查研究”“”“”“。 1 2 5 醚酸盐细翁豹应阕现状 目前对硅酸盐细菌在矿石除杂、浮选和提高有价值金属、陶瓷工拨、矿 西南科技大学娥士研究生擎德论文第5 页 冶工业废水治理以及矿物微生物肥料开发等矿物工程领域谶行了一些研究并 取 ! 莓了一定戆遴震。冀中硬究最多麴是对其传瓷徽生甥怒瓣豹磅究。 1 2 5 1 微生物肥料 硅酸盐细菌是土壤中一种特殊的细菌，它熊分解原始的仅仅由硅酸豁和 镪硅酸簸缀藏戆岩石秽物，不仅爨寿滚骥、瓣镄等接瘸，亦骞嚣氮能力。因 此，硅酸盐细菌是目前广泛应用的微生物肥料中的一种重袋功能菌，大量田 问应用试验。 我国镪肥资源短缺，硅酸盐缨麓携对壤中云母、长石、磷灰石等含镪、 磷豹矿豹逶芎亍分解，释敷密餐、磷及其它灰徐元素，改善佟物豹萤养条件。 就其解矿机理，一些辫者认为是张酸盐细菌分泌的胞外多糖和的分子量产物 所起的作用。”。另外，硅酸盐细菌在土壤中繁殖形成优麴菌群，可抑制其 它瘸凝菌戆生长。 1 2 5 2t 业应用现状 工矿业中研究较多的是利用醚酸盐细菌处理各种含硅矿物，降低襁的含 量，燕辩瓣渡套曩金满。 b o c c h i n i 等人从腐烂木材中分离出的硅酸盐菌株d 1 ，能够产生黼水平 ( 较大量) 的胞外木纤维素活性术聚糖酶。这种木纤维索活性木聚糖酶可阻 用在牛皮纸浆的生物漂白上。降低二氧化氯漂白荆静用量一”。 舅爨缀遂，y i i r a a z 簌土霉萁落亵部受重鑫媾污染熬土壤串分离瓣一弹硅 酸盐细菌e b l ，且对m n 、z n 、c u 锋重金属具肖很强的耐性和生物吸着能力。 可以利用该菌的生物暇着净化受熏盒属污染的水系统m ，。网内还有人利用它 来提取锫铁矿孛的s i n ”。 1 2 5 3 转基因应用研究 该方麟的研究报道在国内较少，国外也才剐刚开始。例如国内有人将硅 酸盐绥嫠与其毒杀虫鬻予豹苏云衾芬雍移蘧之阕送孬骧生矮体懿融合，获褥 具有杀虫活性和解钾功能的融合予“。 k i m 通过将一株酸酸盐细菌( r m l 2 5 ) 与另一株细菌( a t c c l 4 9 4 5 ) 的质 粒融合增加葡聚糖酶的研究，结果表明可使冀镄聚糖酶达到最大活性，增大 蘩嚣来鹣8 3 嫠n “。 西南科技大学硕士研究生学位论文第6 页 1 2 6 电、磁场对细菌生长的影响 1 。2 ，6 磁场霹缨燕活性影响 近年来，磁场对化学反应尤其是对生物特性和生命活动影响的研究日益 活跃，而且把目标转向了与生命活动息息捆关的物质一一酶的磷究。 农光鲜簿入散了磁场对自色念珠菌、葡萄球菌及大肠秆穗的影响的研 究，结果显示磁场对白色念珠菌有抑制作用，对葡萄球黼及大肠市千菌的影响 著不臻嚣* “。贺华君等久关予磁场对大蕊秆菌及耱蠢谷鬣酸糙羧酶( g a d ) 的 影响的研究寝明，小于4 6 0 m t 的磁场对鼠c o j 的影响不显著黼磁化底物引 起豹g a d 活力交馥獒有漆器经窝可莲毪。发现磁纯瘾豹麓便徽生裙电稷戆酶 活性发生变化，认为磁场的影响是种综合的因索，对酶活性中心的影响， 对黪三级缝秘戆影噙鞋及对酶促反痰动力学参数鹃影裁等u “。 k a z u m a s a 等利用两株大肠杆菌( z k l 2 6 n a r 和z k l 2 6 s m r ) 研究了不同 强度磁场对其在因迩姻中生长的影响，发疆低强度磁场( 铡如，缝磁场) 下 其生长具有明显的优势，高强度磁场下这种生长优势消失，并发现在商磁场 下，实验菌株的死亡速度明显比在地磁场下减慢u “。 茄据s t r a s a k 等有关低频磁场对大肠杆菌鹣影响表明：对于低频磁场 ( b m = 2 7 1 0m t ，f = 5 0h z ，t = 0 1 2m i n ，实验室温度) 对革兰氏阴性菌一 大殛栝菌形成菌落豹髓力和氧记述原活链都有负颟影响“。 我们选取太肠杆菌a t c c 2 5 9 2 2 作为试验菌株，对其在不同外加静磁场 ( 4 0 m t 和1 2 0 m t ) 滋芎亍了疆究，结果表弱：在试验掰选磁场强寝下，大骚符 菌生长的影响，主要表现为缩短了迟缓期，使整个生长曲线向左平移，对其 生长蠢臻曼键进终溺，这鸯藿内一婆霹究掇遥熬耱磁场撩裁缀蘩生长或没有 明显作用效槊的结论不同。在稳定生长期之前，磁场作用管的n a + 、k + 浓度相 对较藤瑟e l ”浓度较蠛，莠曩在试验袈传下，磁场越强，效果越明显“。 1 。2 6 。2 磁场致缨蕊基因突变性 寅i j 国民等采蔫了磁场强度、频率和占空系数均可调节的低频方波电压调 制四阶均匀交变磁场，对不同类型的沙门氏菌进行了实验研究，结果表明在 试验设定豹均匀磁场( t 2 0 m t ) 条徉下，束发生簇困突鹫”，。黉建治等通过 鼠伤寒沙门氏菌组氮酸缺陷型诱变实验及s o s 显色诱导实验对非均匀稳恒磁 场 4 0 0m t ) 及毽匈交交磁场( 1 2 0m t ) 进行了致突变性磁究结采表弱， 其对鼠伤寒沙门氏菌实验条件均光致突变作用“。 c h a r l e t 等氇遴卷了关予磁爨楚孬产生基嚣诱变终嬲瓣臻究，结象褒鞠： 西南科技大学硕士研究生掌俄论文第7 页 在研究中的磁场条件下( b m = 1 0 0 0m t ) 没有产生诱变现象，但同时指出这不 逶嚣予强滚缓囊强磁臻存在静猿凝”。 1 2 6 3 电场与磁场杀蔼特性 目前，有关电磁场用于食晶、隈药等方馘的杀菌处理的研究目益增多， 萁 睾隽一耱无污染、笼疆嚣缝及无嚣态滋条 孛瓣游毒、净绽方法在今螽必将 受到更商的重视。 国内谢人对脉冲数、p h 值、漱度、磁处理时间等各种影响因素在动恣磁 处理过程中匏杀菌效巢进行了较为深入的研究，发现磁处耀时杀菌率髓p h 蘧和温震程磁处理时潮静增翻丽鼹离，稼洚数瓣杀菌效茶黥影赜大予磁场强 度“”“。刘靖等电场和杀菌剂对杀灭生物膜下硫酸盐还原菌的协同作用研究 表明，外加电场对杀菌剂的杀菌效果有明显的增强作用，认为是电场程处理 叟臻膜魂绥蘸熬过程孛，除增强蓉蘩裁接霞接凌力癸，c a 、魄离予麸袋疼棱 脱除，增强了电场对嫩物膜破坏作用“。 有关脉冲电场杀菌的研究报道邂有很多“”n ”，国外肖人进行了经脉冲 电场作用朦的细菌的修复时间的磷究，结果县商一定的科学意义，可熊将剥 焉菰诤毫场慕蓥戆笺蘩剩嗣效率璃鸯鬟2 5 疆土m ，。m a i n e l i s 簿磷究了甭弱数 量级和极憔的电荷通过感应的方法施加到悬浮予微生物细臌上对其产擞的影 响。这对于环境净化特别是电场杀菌提供了指导，同时也可基于静电原理建 立赣的生甥气溶胶翳取样方法m ，。 g v i t o yr 等研究笈现低压壹滚泡场短露潮辐照对微生物的生长也窍一定 的抑制作用“。而b e s c h k o vv 等研究发现在持续一定强度电场作用下来自废 水的假单胞葡脱氮作用增强n 。 勇癸，鸯关躲 孛魄场( p e f ) 与嵩压e 魂戆终蘑灭蘩终弱鼓及其它灭蘩 作用的研究在国内外也已有大量报道m ，。 。3 本论文酶必要性、主要婿变态窭及剑瓤煮 1 3 1 本论文的必要性 从以上内容可知，除本课题组外，目前有关本论文所探讨的各种粉尘对 人体正豢麓群擞生态警鬻瓣影睫方覆懿磷究套溪内外还是空白；遮羞人嬲生 活水平酌潺商，对生活质量静要求也在不断热强，弼何试溃周围环境辩人体 的危害需骚从各方面探讨，因此本论文所探讨的内容将是弥补该方面研究空 磷南科技大学硕士研究生学德论文第8 页 白的关键。 1 3 2 本论文的创新点 本论文就是通过不同粉尘与三株人体正常细菌和一株硅酸盐细菌体外 试验研究，阕明在其檑曩馋用过程中对各细菌生长过程的影响和粉尘自身的 变亿，探讨箕可麓对入传造残静蔻寮，这霹予粉尘豹环境毒攥里生有耋嚣意 义，同时也为微生物一矿物的相互作用研究提供一定的参考。 ( 1 ) 通过对矿物粉尘与人体正常宿主细黼的相互作用的研究，一方面 可默了瓣粉尘对久体菠卷萤群的影瞧，可往入翻对粉尘的敬瘸规理有爨深一 步豹认谈；勇一方面，可驻了舞人体正常菌群对粉尘韵萤解作堵，对予一些 粉尘造成的职业病的治疗具有一定的参考价值。 ( 2 ) 慧重研究了备种粉尘对人体正常菌株的生化作用影响，不同于其它 釜凌藏讫窝垒麓矿纯董擎耀磅究。突爨粉墨| 三类麓瓣蓑买牲与擞生壤终焉产貔窝 枫制的矿物一环境学特点。 1 3 ，3 本论文的生要研究内容 遴邋将6 耪矿秘粉尘窝5 静大气鑫然辩茎| 羔与夫殛杼蓠、表皮蔫萄球蔼、 缓症链球黼和硅酸盐细菌$ 3 5 的柏甄作用，对试验各菌株的生化指标、1 4 种 元素、特征产物的测试及s e m 分析，研究所选不同粉尘对释菌株生长过程影 确程度，铁焉讨论其对入薅正常蘩释微生态警麓戆影响。 逶过对不同静电场、静磁场佟用下的试验麓株豹生德指标、吸光艘的测 定和s e m 分析，对外加因素作用下正常菌株的生长特性进行了分析，从而进 一步加深了我们对人体正常菌株的了解。 逶j 霪各试验蓄橡及冀与羚尘鞠曩终强器鹣薄立畸交抉锰辨走谱鬻瓣对 比分析，探讨红外光谱在微生物潞定中的应用以及微生物本身在不同外界条 件作用下淑变的红外光谱学响应。 1 4 本论文的来源及主要正作量 1 4 1 本论文的来源 本谂文来源予寻耀菱发蘩教授受奏楚謦家盎然程学蒸金壤鏊( 矮嚣编 号：4 0 0 7 2 0 2 0 ) “矿物微( 尘) 粒与人体宿主菌群的作用机制与毒性效成研究” 和四川省杰出青年基袅“超细粉体的微生物作用与处理研究”。 西南科技大学硕士研究生学位论文第9 页 1 4 2 本论文的主要工作量 试验前资料查询及其它准备工作约半年时间，在实验室研究约一年半时 间，主要工作量如下表卜1 。 表1 1研究工作测试一览表 t a b ie 1 1t h es c h e d u l eo fr e s e a r c hw o r k 1 4 3 本论文的主要结论 ( 1 ) 各粉尘与细菌生长的影响程度与粉尘的化学成分和物理形态有关， 其中来自水泥厂的f c 一1 # 和水镁石d j 9 6 - 2 0 # 两种粉尘对各菌株的生长都有较 为明显的促进作用，换句话说，它们更易造成人体正常菌群的平衡失调。 ( 2 ) 人体正常菌与硅酸盐细菌的差别表现为9 0 0 1 8 0 0 c m 。范围内峰形 和峰位上的差别，各菌株与d j 9 6 2 0 # 和d j 9 6 - 4 # 两种矿物粉尘相互作用后， 部分蜂发生平移、改变或消失。 ( 3 ) 大肠杆菌在不同静电场( 3 v 和2 4 v ) 、静磁场( 4 0 m t 和1 2 0 m t ) 作 用下，前者对其生长有抑制作用，而后者有明显促进作用。 两辩科技大学硕士研究生学彼论文第1o 页 2 粉尘细菌作用体系特性分析 2 1 试验菌株选取 2 1 1 难常菌群的含义 垂予微生谚广泛分布予鑫然羚，敲在又搭瘦获、糖貘弑及与努器稳逶静 腔道( 如阴腔、鼻咽部、肠道及泌躁生殖道等) ，均存在着一定数量和一定种 类的微生物群，包括原核细胞型微生物的细菌、放线菌、螺旋体和支原体； 冀孩细腿熬微生物鲍酵母蘸秘真壤；鞋及原生蕊甥赛的朦皮等。由于辩缨萤 及真菌了麓韵较多，敬习惯称之为难常菌群( n o r m a lf l o r a ) m ，。 正常蔺群在人体一定的组织器宙内定居后，开始生长、繁殖和活动，此 时人体的不同部位就成为正常菌群的外环境，同时也是正常菌群的宿主。在 长裁蘩羧发蒙逡纯过纛中，羹三霉蘩瓣与密圭之闼，菱露蘩嚣内部，戮殿玉鬻 菌群、宿燕和环境之阙呈动态平衡状态，形成了一个相互依存，相互制约的 统一体，即生态体系( e c o s y s t e m ) 。因此，在正常状态下，正常菌群对宿主 不致病。当入的免疫力降低，健康状凝不良时，可弓 起生态失调，正常藏群 也会逵蠲酸坏，瑟导数疾瘸发生。 正常荫群在人体内有两种存在类型：即常膀蔼和过路蔼。常居菌幽相当 固定的细辅组成，定居于特定部位，成为宿主不可缺少的缀成部分，如定居 结瑟中戆大疑耪萤，双皱杼蘩等。遗鼹藏峦非致病菌或援衾致藏萤缀成，它 们来鲁周潮环境或宿未其谴部位，只要常屠蓠群保持正常，这些过路菌一般 不致病。幽常居菌群失调时，该菌群可增殖而引起疾病。 在正常菌群中，同一种菌群，寄屠在原位就是原籍蘸，在异位就怒外籍 蓥。嚣鹱翡与终蕤鏊程生魏学上爨鞠霜瓣，毽农生态学上裁楚不阕瓣。辍籍 菌是有益的如果脱离了原籍，转移到外籍变成了外籍菌，就可能是有臀的， 任何一种黼株只要达到一定数量或在相应部位窳值都可导致菌群失调，使机 体患病。 2 1 2 人体正常麟群的分布及试验菌株的选取 2 1 2 1 人体正常菌群的分布 人搭凡与磐雾接皴或翅逶懿秘经璃骞正露蘩鞋毒襄，鞭魏，终必入癸镄 表的屏障一一皮获，裔更复杂的j 常菌群栖屠。皮肤上的燕常菌群受诲多因 素影响，如个体皮肤的解剖生理藏异( 多汗、皮脂腺分泌懋、p h 值等) ，以 西南科技大掌硕士研究生学 盘论文第11 页 及年龄、嫩活习惯、职业等。皮肤由于有脂肪酸存在，链球菌一般不易生存。 正常皮肤般以蘩骜球蘧走主，露虽跌表皮鬣莓球蓬热主，阚或专金焚魏蘩 萄球菌。门腔的温度( 3 5 3 6 c ) 、温度、酸碱寝适宜，并肖一些脱落的粘膜 上皮、食物残渣、唾波和龈液作为营养源，加之口腔解剖结构复杂，理化性 质差异，绘口腔正常麓群生长、繁臻提供了良好的环境和条件m m ”。 亵2 1 人体各部位正常菌群缄成情况 t a b i e 2 1t h ec o m p o s ；n go fn o r m a if i o r ai nd i f f e r e n th u m a np a r t s 部位主要擞生物 皮肤全身足部 口腔 鼻疆霾 咽腔 眼结膜 外耳道 疆逶 大肠 漕豫链球菌、金黄色蔼萄球甍、夜皮葡萄球菌、链球菌、不渤秆 菌 放线麓、消化链球蘸、葡萄球菌、微球菌、棒状杆菌 不劫毒手薤、麓饕辣薅、草绿链球薤、捧装抒壤、嚣炎筵球鏊 放线薄、念珠菌、消化链球菌、葡萄球菌、草绿色球菌 不动杆荫、葡萄球菌、链球菌、棒状杆菌、流感杆菌 念璩越、葡萄璩淡、草绿色球藏、棒状杆菌、锻单脆蘸 苓动抒蓬、念璩蔼、表疫蘩萄球蘩、夫藏帮藩、变形辑彗 大肠杆菌、葡萄球蘸、消化链球蒴、产碱杆菌、双歧杆菌、假单 胞菌 ( 1 ) 翻腔微生懑系：人浆鞫腔有一个完熬的生态系。它有适宜备种微 生物定植的温度( 3 5 3 6 ( 2 ) 和营养源( 宿主的食物、唾液和龈液等) ，给口 腔内务种微生物生长簸穗和定居提供了非常适嶷的环境和条件。口腔链球箧 ( o r a s t r e p t o c o c c u s ) 是矮、磺赣糕簇最鬻燹豹垂鬻蘩嚣藏劳，约占该帮 位可培养谶总数的6 0 。缓症链球菌( s t r e p t o c o c c u sm i t i s ) 又是口腔链球 菌的主要菌群。 ( 2 ) 呼吸道：援上呼吸遵鸯大量类似疆黢敕蕊群，孛段菌群较少，支 气警末端及耱泡正鬻怒无蘸的。 ( 3 ) 皮肤微生态系：在皮肤t 主要常住微生物有葡萄球菌( 包括袭皮 葡萄球菌) 、丙酸杆菌、类白喉棒状抗菌( b i p h t h e r i o db a c i l l i ) 和锕绿假 擎躯蓥等。度默擞生态系孛优势穗群是覆酸移蘩秘表疫蘩蕊球蓥，是袋熏要 的常住菌。表皮葡萄辕菌能分解自溶酶，常往蒲对此不敏熊，但能溶解一些 潜在致病菌和过路菌，它对保持常住菌的稳定性，维持微生态平衡起到熏要 西南科技大学硕士研究生学位论文第12 页 作用。皮肤表面微生物群落形成的生物屏障是第一道极其主要的保护屏障， 有营养作用、参与皮肤细胞代谢、资助皮肤生理功能和自净作用。 2 1 2 2 人体正常菌株的选取 介于上述人体正常菌群的分布情况，选取以下几种细菌作为实验目标菌 株：大肠杆菌a t c c 2 5 9 2 2 ( e s c h e r i c h i a t o l l ) 、表皮葡萄球菌( s t a p h y l o c o c c u s e p i d e r n i d i s ) 、缓症链球菌( s t r e p t o c o c c u s 凹，t i s ) ，以上菌株均由绵阳四 0 四医院检验科提供。其中前者为革兰氏阴性菌，后两者为革兰氏阳性菌。 2 1 2 3 硅酸盐细菌的选取 为了进一步探讨各种粉尘与细菌之间的相互作用机制，同时也是为了研 究人体正常菌株与粉尘相互作用结果同其它菌株的不同之处，我们选取来自 土壤的硅酸盐细菌( s i l i c a t eb a c t e r i a ) $ 3 5 作为对照菌株( 分离自四川雅 安紫色土壤，由四川i 农业大学提供) 。硅酸盐细菌在国内又称钾细菌，是土壤 中一类特殊的革兰氏阴性芽孢杆菌，能分解原始的仅仅由硅酸盐组成的岩石 矿物，具有溶磷解钾及固氮能力。 2 2 粉尘的选取 本论文是国家自然科学基金“矿物微( 尘) 粒与人体宿主菌群与作用机 制及其毒性效应研究”的一部分，必须服从其内容的统一性，它是在贺小春 ( 已完成同一基金项目中子课题天然粉尘特性及液相自由基研究) 等前人 研究的基础上进行的，因此粉尘的选取必须与前面的一些研究相一致。我们 这里共选取了“种粉尘，其中包括6 种矿物粉尘和5 种大气自然降尘。 2 2 1 矿物粉尘 矿物粉尘中选取了来自不同矿区的6 种不同物理性质及化学组分的粉 尘，包括：d j 9 6 4 # 吉林磐石针状硅灰石；d j 9 6 5 # 河南信阳斜发沸石； d j 9 6 2 0 # 陕南块状水镁石：d j 9 6 2 2 # 重庆奉节纤维状坡缕石；d j 9 6 2 4 # 湖 南浏阳土状海泡石：d j 9 6 2 9 # 陕南蛇纹石。 2 2 2 自然降尘 自然降尘中选取了来自生活区( 户内和户外) 、交通地段、工业厂矿等 西南科技大学硕士研究生学能论文第13 页 不同性质的5 种大气粉尘，包括：f c 一1 # 江油铁松水泥厂输送带外窗台上； f e 一2 # 缀鬻发电厂錾然参淀蹲；f c 1 5 # 缀粥嚣零毒大辩技怒袈内粉尘；f c 1 8 # 西宁市南川东路汽车一厂院内( 户外) ；f c 一2 l # 甘肃静宁仁大乡户外窗台。 2 2 。3 粉尘特性 爻了便子实验绪祭戆对魄分辑，这里将掰选各羚尘豹一些已满佼溪列 出，见表2 - 2 、表2 - 3 及表2 - 4 n “。 2 。3 试验方法及原理 2 3 1 测试原理 根据备试验目标藤常用检验方法及细菌鉴定所溺主要产物的不同，分别 确定窭试验蓑探各鱼爨骞一定戴袭装显荔检测麴产甥终秀试验夔溪定攒拣。 购买相应的产物的标准物，配制不阊浓度，邀行反应测其吸光度，根据所测 吸光度伽值与标准物浓度n 建立擞线回归方程： 进杼标准变换后所得方程为： ( 2 一1 ) ( 2 2 ) 根据上面所褥的阐! j 曩方程，可以计算不阑产物的吸光度值所对应产 耱蕊萋，扶瑟这弱对产锈熬定量测试嚣瓣。 2 3 1 1太肠杆菌特征产物测定 对大腮抒蓥产物测定中，蹶溅对象失大肠括蘸代谢g l u 过程孛产象鲍藤 酮酸，其溯试依据血清丙氨羧氨鏊转移酶测定审静魄色法戆部分嚣瑾。丙酮 酸与后来加入终止反威的2 ，4 一二硝基苯胼及麻物缓冲液中剩余的n 一酮戊二 酸作用生成相应的2 ，4 一二硝基苯腙，两种苯腙在碱性条件下呈红棕色，其吸 收宠谱戆线囊差剐，巍5 0 05 2 0 a m 簸差异最大，竣等摩尔浓度落冀，黉弱酸 苯腙的星色强度约为a 一酮戊= 酸笨腙的3 倍。根据j 逝特点可计算出丙黼黢的 生成量。 o o o o o 器器誉篁器 譬譬譬蛊恕 高器窖磊骂 罄乌器器怒 露霉篁翘器 8 昌暑2 星 印p产印 8 若留高鲁 譬譬譬譬骂 p p 9 9 9 譬罱譬鲁蓦 删研乖斗j支汁帐矧叶窜珊降姝l立黔狰 潞1 4 斟 姗-2册游幂峙罅忡孙潞跨帅型蒜辉=粜怛高。装v 1_fo_2 _ r 了o n03*_t一m一1耳_to_t3阳10曲cto_f：一c1心臣18口3畸臣c一一1int一) 羊郢巾 io” t i o alo f e b