嗜酸铁还原菌与生物氧化毒砂产物作用过程中砷释放行为

毒砂是常见的含砷硫化物矿物,其化学式为FeAsS,它的氧化还原过程密切与砷的释放和滞留有关。本次研究采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)和嗜酸铁还原菌(A.CryptumJF-5)分别代表生物氧化过程和还原过程,将其与毒砂连续作用30 d,从地球化学和次生矿物学角度讨论氧化还原过程对毒砂中砷释放的影响。结果表明,Thiobacillus ferrooxidans与毒砂作用30 d其砷的释放浓度要比非生物条件高3倍,生物氧化作用后的毒砂红外光谱、X射线衍射仪和扫描电镜同时显示出现结晶度更好的黄钾铁矾(KFe_3(SO_4)~2OH)_6。这些氧化蚀变后的毒砂再与A.CryptumJF-5作用30 d,高活性的JF-5(pH=2)要高于低活性的JF-5(pH=3)80 mg/L。这表明还原过程能够引起氧化过程中释放-再固定的砷从次生矿物中释放出来。这些还原次生矿物的红外光谱在793 cm~(-1)波数出现一个弱振动,XPS结果表明微生物还原过程引起砷的价态从As(V)变为As(III)。SEM电镜揭示还原过程引起次生矿物形貌出现明显的变化。