海藻酸钙包埋SRB吸附Ni2+的动力学研究

水环境中的重金属污染是个普遍关注的环境问题.研究[1～4]表明,细菌、真菌和藻类都可用作有效的生物吸附剂去除水中的多种金属.生物吸附技术处理含重金属废水的主要优点是成本低、吸附效率高和可再生[5].将生物质置于海藻酸钙、聚乙烯醇等包埋剂中有利于固液分离、生物质的回收再生和应用于各种滤池.本研究主要研究海藻酸钙包埋的混合SRB菌群对Ni的生物吸附行为.     

微生物富集铊的初步研究——以真菌为例

<正>重金属污染对于多数微生物生长有毒害作用。但在污染环境中,往往也存在一些对重金属胁迫具高耐受性的微生物菌种,他们可用于生物修复、工业废水处理等实际应用(Bosecker,1997;Anand et al.,2006)。过去十年中,对微生物吸附重金属的研究取得了很大进展。大量研究表明,一些微生物如细菌、真菌和藻类等对重金属都有很强的吸附能力,并且对生物吸附的机理也有了一定了解(Barros et al.,2007)。近年     

微藻矿化去除Pb2+的研究

藻类作为水体中的初级生产力,通过生物积累、生物矿化等生理功能与环境中的重金属相互作用、对重金属地球生 物化学循环起到关键作用。为了探讨藻类生物矿化去除水体中重金属的现象,文中研究了淡水微藻FZUL-321对Pb2+的去除 及矿化。结果表明：微藻FZUL-321对Pb2+有较强的去除能力,且是一个快速去除的过程。随着Pb2+浓度增大,该微藻对Pb2+ 的去除效果也增大。在弱酸性条件下（pH5.0）,其去除Pb2+的效果较好。如在Pb2+初始浓度为100mg/L,pH5.0,去除时间 为40min,此时Pb2+的去除量为423.2×10-3干重。原子力显微镜（AFM）对细胞表面的形貌进行观察,发现微藻FZUL-321与 Pb2+作用后,细胞形貌和尺寸变化较大,如细胞褶皱并塌陷,细胞表面变得粗糙等。傅里叶红外光谱（FT-IR）结果表明藻 细胞表面的羧基、氨基和磷酸基团等官能团参与前期Pb2+的吸附沉淀。最终,通过一系列生化作用,微藻FZUL-321将离子 态的Pb2+矿化,X射线衍射（XRD）分析显示,矿化产物为Pb5(PO4)3OH。     

土壤中特异性微生物与重金属相互作用机制与应用研究进展

随着经济的发展,矿产资源的开采和利用程度越来越高,一方面发现有地表露头矿床的几率越来越小,另一方面其造成的重金属污染严重危害环境和人类健康。自然界中的微生物与扩散到环境中的重金属会产生相互作用,具有这种特异性的细菌既可应用于指示隐伏金属矿床,亦可应用于重金属污染生物修复。本文从特异性微生物与重金属相互作用微观机制、微生物找矿、重金属污染土壤的微生物修复三个方面,对其研究现状和进展进行了评述,重点对特异性微生物与重金属离子发生的吸附、累积与转化过程,微生物改变重金属元素分布、赋存状态和毒性作用机理,蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)与金的作用机制及其在寻找隐伏金矿的应用潜力,特异性微生物通过代谢产物吸附去除土壤中重金属元素及其辅助植物修复重金属污染等方面进行了介绍和阐述。     

以秸秆为微生物碳源的尾矿原位修复:动态实验的初步分析

对铜陵相思谷尾矿砂中的重金属在生物和非生物条件下的淋滤行为进行了研究。设置两个动态反应柱进行实验(实验柱填充尾矿砂+污泥+秸秆,对照柱仅填充尾矿砂,进水SO42-1000 mg/L,pH 7.5)。结果表明,实验初期(0~20 d)实验柱出水重金属浓度明显高于对照柱,归因于柱内微生物加速了矿物分解和重金属的淋滤;此后实验柱出水SO42-浓度逐渐降低,同时Cu2+、Cd2+、Zn2+、总Fe浓度分别降至0.1 mg/L、0.1 mg/L0、.4 mg/L和1 mg/L以下。据此推测,实验柱中出现了微生物作用下的硫酸盐还原作用,生成了可以吸持重金属的硫化物沉淀。研究结果表明,以稻草为碳源、污泥为微生物接种源构建尾矿砂-微生物体系,能够有效还原硫酸盐并去除重金属,该方法可以用于矿山尾矿的原位修复。     

矿物-腐植酸-微生物体系对重金属吸附研究

设施农业中土壤重金属污染问题日趋严重。由于土壤中矿物、腐植酸、微生物等多相组分之间存在交互作用,重金属与土壤单组分体系中所获得的结合机制并不能真实有效地评价其在自然条件下的转化与归趋。本研究以蒙脱石(Mont)和高岭石(Kao)为辽宁蔬菜大棚及农田土壤层状硅酸盐代表矿物,选取胡敏酸(HA)为有机质代表,土著微生物革兰氏阳性枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,B.s)、革兰氏阴性恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida,P.p)为细菌微生物代表,以此三元体系为主要供试蔬菜大棚土壤组分,以Cd~(2+)、Cu~(2+)为目标元素,借助宏观吸附实验,结合X射线衍射(XRD)、衰减全反射-傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)测试分析了Cd~(2+)、Cu~(2+)在矿物-腐植酸-细菌三元混合物上的吸附机理以及Cd~(2+)、Cu~(2+)在复合体上的结合机制。研究结果表明,蒙脱石/高岭石-腐殖酸、蒙脱石/高岭石-B.s及蒙脱石/高岭石-P.p二元复合体对Cd~(2+)及Cu~(2+)的吸附具有加和性,矿物-腐植酸-微生物三元复合体之间表现为拮抗作用。吸附动力学研究表明矿物、有机质、微生物复合体对重金属的吸附动力学符合准二级动力学模型。体系对Cu~(2+)的吸附能力由强到弱为:B. s P. p Mont/Kao-B. s Mont/Kao-P. p Mont/KaoHA-P.p Mont/Kao-HA Mont/Kao。     

改性天然沸石物理化学性能及吸附锰离子研究

重金属在土壤中由于不能被微生物分解而在土壤中富集,当积累到一定程度就会对土壤一植物系统造成危害,并会通过食物链威胁人类的健康.因此世界各国目前纷纷开展重金属污染土壤治理技术的研究,其中利用非金属矿物钝化土壤中的重金属是一种有用技术,可降低其生物有效性(Mulligan等,2001;Darmawan等,2002).天然沸石是一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物,具有吸附和离子交换性能.由于天然沸石的形成条件较为复杂,孔道往往较小,吸附量较低.壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物,可与重金属形成螯合物,对污染土壤植物修复起促进作用(杨秀红等,2003).本文将壳聚糖负载在莱西天然沸石上,提出沸石-壳聚糖吸附重金属离子Mn2+的方法,并对其吸附条件进行试验研究,以期为利用天然沸石原位修复锰污染土壤提供理论依据(lvarez-Ayuso等,2003;谢华林等,2005).     

低温环境下铁同位素分馏的若干重要过程

详细了解同位素分馏的过程与机理是运用稳定同位素体系解决科学问题的关键.本文对沉淀、溶解、吸附、氧化、还原、生物等过程中的Fe同位素分馏研究结果进行了系统总结.在沉淀过程中,优先沉淀轻同位素;在吸附过程中,Fe(Ⅲ)矿物优先吸附重同位素;氧化还原过程中,Fe的化合价越高,Fe同位素组成越重.     

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(nTiO₂)被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在nTiO₂上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下nTiO₂胶体颗粒对典型重金属离子(Zn²⁺和Cd²⁺)的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对nTiO₂胶体颗粒吸附水体中Zn²⁺和Cd²⁺特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现：(1)磷酸盐的存在能有效地增强重金属在nTiO₂上的吸附,Zn²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3...     

环境污染物在蒙脱石层间域中的环境化学行为

天然蒙脱石层间阳离子通常是Ｃａ2 +,Ｎａ+,可以通过离子交换法制备各种阳离子交换蒙脱石。这些不同阳离子对蒙脱石层间域的环境化学行为有着不同的影响。金属阳离子与粘土矿物间的相互作用除了离子交换外 ,粘土的专性吸附作用有时也是非常重要的。目前 ,粘土矿物对重金属离子的专性吸附可概括为 4种机理 :(1)重金属离子与粘土矿物表面或断键基团质子的交换吸附 ;(2 )重金属离子进入粘土矿物硅氧四面体片的复三方空位或八面体片晶格缺陷中 ;(3)以金属络合物形式的专性吸附 ;(4)以金属氧化物或其它不溶性盐类沉淀形式。天然粘土矿物存在着大…     

载镉Cd(Ⅱ)超细高硅钙质大气矿物颗粒物对大肠杆菌的联合氧化损伤作用

<正>矿物细颗粒是大气颗粒物的重要组成成分,而人体长期暴露在大气环境中,矿物细颗粒和人体正常微生物个体在形态、共存关系和空气动力学行为上均有高关联度[1]。现今关于颗粒物损伤机理的研究是当前大气颗粒物生物效应研究的热点话题之一,而自由基所产生的氧化损伤是最为普遍接受的致毒机制[2]。目前国内外对载重金属大气矿物颗粒物的生物效应及损伤机理的研究较少。本研究以大气颗粒物中的主要矿物成分石英、方解石为实验材料,以大气颗粒物中的主要重金属Cd(II)为环境污染物,制备不     

生命活动中矿化作用的环境响应机制研究

生物矿化作用及其环境响应机制的研究,关键在于研究生命活动制约矿物形成、分解的机理及其环境响应机制,其内容主要包括生物矿化作用的机理、生物矿化作用的环境效应、生物矿化作用的调控理论和方法。可实现的研究目标是从多学科角度发展生物矿化作用的理论,阐明自然界中矿物－生物－重金属/POPs －水之间的相互作用机理与环境响应机制。有望揭示微生物控制重金属矿化的微观机制,提出微生物治理重金属污染原理;揭示半导体矿物－微生物协同作用降解POPs 机制,发展三元体系研究方法;揭示微生物促进多金属矿山硫化物分解机制,提出微生物分解矿物对生态环境影响的调控方法等。以促进地质生物学前沿交叉学科发展,形成未来环境污染防治重大新技术的科学基础。     

四川成都经济区土壤腐殖质重金属元素含量特征研究

近地表土壤中重金属元素的累积与有机碳的含量关系密切.有研究者指出,腐殖质对重金属元素的吸附和螯合容量很大,来源于大气的重金属元素总是最终以腐殖质结合态回落土壤[1].腐殖质对重金属具有远较粘土矿物更高的吸附容量,即使很低的腐殖质含量也可吸附相当大量的重金属[2].     

川西南雷波小沟早寒武世磷矿床磷酸盐富集沉降机制探讨

为了解我国扬子地区早寒武世磷块岩矿床磷酸盐的富集沉降机制,本文以川西南雷波县小沟大型磷矿床为解剖对象,采用共焦激光拉曼和激光剥蚀等离子体质谱分析(LA-ICP-MS)技术,从岩相学和地球化学的角度对其进行了初步探讨。结果显示：小沟矿床磷块岩主要由胶磷矿、碳酸盐矿物、有机质、硅质及少量黄铁矿组成;矿石中微生物发育,鉴定其可能为Eoentophysalis和Obruchevella;胶磷矿LA-ICP-MS原位REE分析表明,所有点位均具明显的负Ce异常,指示沉积成矿过程中氧化—次氧化的底层水与孔隙水条件。综合上述研究认为,成矿与有机质沉降及胞外聚合物(EPS)关系密切：(1)氧化—次氧化底层水条件下,生物有机质沉降,并在埋藏过程中迅速分解导致孔隙水中溶解磷酸盐达到过饱和是磷富集沉淀的主因。(2)胞外聚合物(EPS)粘附细胞和有机碎屑,加速了生物有机质的聚集沉降,埋藏过程中,胞外聚合物为磷质聚集提供大量成核位点,促进了胶磷矿的快速析出与沉淀。     

生物纳米FeS强化灰岩去除酸矿废水中砷的研究

通过两种还原型微生物铁还原菌JF-5和硫酸盐还原菌SRB对模拟酸矿废水中Fe~(3+)和SO~(2-)_4的还原作用合成纳米FeS,并将该生物纳米FeS包覆在灰岩表面,以提高灰岩可渗透反应墙(PRBs)对酸矿废水中砷的去除能力。通过批吸附实验研究As(Ⅴ)的静态吸附机理,柱实验研究As(Ⅴ)在包覆灰岩柱中的动态吸附和迁移,结果表明,包覆层生物FeS粒径为纳米级,并呈现一定晶形,能有效提高灰岩表面的比表面积和对As(Ⅴ)的吸附能力,红外光谱分析表明化学吸附为主要吸附机制;生物纳米FeS包覆灰岩静态吸附实验最大吸附量为187.46μg/g,达到纯灰岩吸附量(6.64μg/g)的30倍;JF-5和SRB形成的生物包覆吸附性质优于SRB和Fe(Ⅱ),二者对As(Ⅴ)的吸附能力都远大于纯灰岩对As(Ⅴ)的滞留能力。     

一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀; EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生...     

地浸采铀矿山地下水环境修复研究进展

地浸采铀技术已成为世界采铀的主流工艺,采区退役后地下水环境修复亦为人们所关注的热点。文章简要介绍了碱法、中性和酸法三种典型地浸采铀技术的特点,系统分析了地浸采铀对地下水环境的影响,并以酸法地浸铀矿山地下水环境修复技术为例,重点介绍了物理化学修复技术和生物修复技术及其原理与应用,归纳总结了其优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。指出下一步应加强在酸性与氧化环境中能使铀固定并长期稳定的新技术,高活性、强适应性修复菌群的选育、驯化技术,地下水异位-原位协同生物修复技术,以及放射性核素及重金属在铀矿地浸地下水环境中的吸附-解吸、氧化-还原、溶解-沉淀等行为与机理及其主控因素等方面的研究。     

施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验研究

在金属硫化物的表生氧化过程中,施氏矿物是最常见的一种次生矿物.施氏矿物具有粒度小、比表面积大、表面吸附能高的特点,能够吸附环境流体中的重金属离子和微生物细胞,从而影响重金属元素及微生物的表生地球化学行为.利用化学合成的施氏矿物,开展了施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验.结果显示:施氏矿物对金属Cu2+及氧化亚铁硫杆菌均有较强的吸附性;施氏矿物对Cu2+的吸附基本符合Langmuir吸附模型,而对氧化亚铁硫的吸附行为不符合Langmuir模型,可用Freundlich模型描述;施氏矿物的存在对流体中微生物的活动性及其地球化学行为有重要影响,可能会降低氧化菌分解金属硫化物的效率.     

柴达木盆地南翼山地区微生物碳酸盐岩结构与矿化作用

为明确柴达木盆地西部地区新生界微生物碳酸盐岩微观结构及主要造岩矿物的成因机理,本文利用岩芯观察、薄片分析、扫描电镜及电子探针分析等实验测试方法,对南翼山地区上油砂山组微生物碳酸盐岩微观结构、矿物特征差异性及矿化作用开展研究。分析认为南翼山地区上油砂山组发育厚层泥晶碳酸盐岩,单层厚度3～5 m;局部发育薄层微生物碳酸盐岩,单层厚度以30～50 cm为主,单层最大厚度2 m。微生物碳酸盐岩类型以凝块石为主、局部发育叠层石,二者混合共生,通过扫描电镜在微生物碳酸盐岩中发现了大量钙化的细胞外聚合物(EPS)组构与少量微生物化石,为湖相微生物碳酸盐岩的形成提供了生物学证据。研究结果表明：(1)微生物碳酸盐岩主要矿物类型为方解石,微观组构复杂、类型多样,包括球粒、团粒、菱面体以及片状结构等。球粒粒径分布范围50～80 nm。团粒由若干纳米级球粒聚合黏结形成,粒径为几微米至几十微米。片状方解石往往大小不等、形态各异,粒径通常为1～10μm。(2)发现大量钙化EPS组构及疑似微体化石,包括球状、杆状及丝状体。杆状体微生物化石直径约0.4μm,长0.5～1μm。丝状体微生物化石直径约0.3～0.5μm,...     

矿山重金属污染土壤修复技术进展及展望

随着人们对矿山环境修复越来越重视,受矿山重金属污染土壤的修复技术不断向前发展,涌现出的新技术方法在矿山重金属污染土壤修复中发挥着日益重要的作用。本文通过对物理化学、植物、微生物和动物四大类矿山重金属污染土壤修复技术理论研究、试验和现场应用等方面入手,搜集大量资料,综述该四大类修复技术的研究现状和主要进展。总结提出矿山重金属污染土壤修复技术重点向4个方向发展:以低成本为导向的常规技术优化,包括常规廉价材料的有效利用、修复重金属污染的同时回收利用重金属(超积累植物和化学回收)等;以高精端新技术为导向的效率提升,包括纳米材料、生物薄膜等新型高效修复材料的研发、基因工程等,通过微观机理的精细研究大幅提高修复效率以降低总体成本;联合不同修复技术,如微生物—植物、化学—植物、物理—化学等联合修复技术,取长补短以实现更好的修复效果;加强不同修复技术的数据库和智能决策系统建设,促进技术成果转化。