金属离子及盐度对硝基苯厌氧生物降解过程的影响

以硝基苯废水处理反应器内的污泥为菌源,采用间歇反应的方法分别考察Fe3+,Ni2+,Zn2+,Al3+,Cr(Ⅵ)和Cu2+ 6种金属离子及盐度对硝基苯厌氧生物降解过程的影响.结果表明,适宜质量浓度的Fe3+,Ni2+,Zn2+,Al3+和Cr(Ⅵ)可促进硝基苯的降解. 当ρ(Fe3+)为5 mg/L,ρ(Ni2+),ρ(Zn2+)和ρ(Al3+)为1.0 mg/L及ρ〔Cr(Ⅵ)〕为0.50 mg/L时,硝基苯的降解速率提高5%～23%. 当ρ(Fe3+),ρ(Ni2+),ρ(Zn2+),ρ(Al3+),ρ〔Cr(Ⅵ)〕和ρ(Cu2+)分别大于50,10.0,5.0,5.0,5.0和0.25 mg/L时,金属离子开始对硝基苯降解菌产生抑制作用,毒性顺序为Cu2+>Cr(Ⅵ)>Al3+>Zn2+>Ni2+>Fe3+. 硝基苯降解菌生长的最佳盐度为0.25%～1.00%.      

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

重金属对硫酸盐还原菌影响

含重金属硫酸盐废水是我国工业水污染的突出问题,利用硫酸盐还原菌的生物去除重金属的方法具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,没有二次污染等优点而成为研究的热点。文章以混合培混养物作为接种污泥,考察不同浓度的重金属离子(Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+)对硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)的抑制作用。研究表明:10 mg/L的Cu2+、Cd2+和20 mg/L的Hg2+对SRB还原硫酸盐的影响较小,硫酸盐最大去除率可分别达到94.1%、94.6%、91.3%,与空白(93.9%)相近;20 mg/L的Cu2+对SRB的抑制最为强烈,硫酸盐最大还原率仅为48.2%,剩余金属离子(Cd2+、Ni2+、Hg2+)都分别随着浓度的增大而对SRB的抑制作用增强;相同浓度的重金属离子对SRB的抑制顺序为Ni2+>Cu2+>Cd2+>Hg2+,抑制浓度分别为10、20、30、60 mg/L。最后阐述了各个反应器中硫酸盐还原率最大时,(WCOD/WSO42-)与硫酸盐还原率的关系。     

生物脱氮系统对重金属的耐受性研究

工业废水和生活污水合并集中处理是未来城市污水处理厂的趋向。根据工业废水中常见的Cu2+和Zn2+两种重金属离子,研究了生物脱氮系统对Cu2+和Zn2+的耐受性。试验发现ρ(Cu2+)>0.5 mg/L对生物脱氮系统中COD和TN的去除产生明显的破坏作用,ρ(Cu2+)>5 mg/L对NH 4+-N的去除影响较大,对硝化过程产生抑制作用。ρ(Zn2+)>30 mg/L时对生物脱氮系统的有机物、NH 4+-N和TN的去除产生明显的影响。通过逐渐提高Cu2+、Zn2+浓度对生物脱氮系统进行驯化,可显著提高微生物对重金属的适应性和耐受性,保证污水处理效率。     

大宝山尾矿库区水体重金属污染特征及生态风险评价

为阐明大宝山槽对坑尾矿坝水体中重金属的污染特征,分析了过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染程度进行评价.结果表明,水体中ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)和ρ(Pb)分别高达7.228、41.190、0.178和0.377 mg/L,其中pH和E_h(氧化还原电位)是影响重金属含量的重要因素.悬浮物和沉积物中重金属沿河流断面呈相似的空间分布规律,Cu和Cd污染较为严重.从尾矿库N1采样点至河流下游N4采样点处,重金属沿水流方向呈现溶解态向悬浮态和沉积态迁移特征,而Cu的迁移行为有所不同.据地累积指数法的评价结果,各重金属I_geo(地累积指数)顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,Cu和Cd的I_geo平均值分别为4.552和1.605,属重度污染和偏中污染.潜在生态风险指数法评价表明,各重金属危害程度为Cu>Cd>Pb>Zn,Cu和Cd的E_ri(潜在生态危险系数)平均值分别为193.3和143.0,均属强生态危害级别.两种方法均表明Cu和Cd为主要风险元素.该研究区域的RI(生态危害指数)为163.1～576.6,平均值为356.6,属强生态危害级别,相关部门应采取相应措施,加强对该区域污染防治和风险管理.      

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

运用主成分分析法研究云南湖库水体中重金属分布

以云南省38个高原湖库为研究对象,测定了表层水体中Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Fe,Mn和Ni 9种重金属质量浓度. 运用主成分分析法对水体中的重金属分布情况和来源进行了分析. 结果表明:所调查的云南38个湖库水体中主要重金属的分布可由4个主成分来反映,其贡献率分别为F1(Zn,Mn,Cd)35.23%,F2(Pb,Ni)17.05%,F3(Fe,Cu)15.70%和F4(Cr,Fe)13.10%. 38个湖库表层水中均有多种不同质量浓度的重金属存在,在该调查时段,有8个湖库表层水体中部分重金属质量浓度超过《国家地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准限值,水质不符合饮用水标准;而其他30个湖库表层水体中重金属质量浓度符合Ⅱ类水标准. 在部分湖库中ρ(Fe),ρ(Mn),ρ(Zn),ρ(Cd)和ρ(Ni)超过Ⅲ类水标准限值,在表层水体中ρ(As),ρ(Cu),ρ(Cr)和ρ(Pb)较低,符合饮用水的标准要求. 主成分分析法能够较好地分析云南38个湖库水体中重金属的分布情况.      

Cu2+和Cd2+在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.     

INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd2+、Zn2+和Cr6+对活性污泥降解NH₄+-N和COD_Cr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况. 结果表明:重金属对活性污泥去除NH₄+-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH₄+-N去除率比COD_Cr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响. 通过NH₄+-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标. 对于Cd2+,INT-ETS活性的EC₅₀最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd2+抑制污泥活性的最佳指标;对于Zn2+和Cr6+,AUR的EC₅₀最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn2+和Cr6+抑制污泥活性的最佳指标. 由3种重金属的EC₅₀可以判断其毒性大小为Cd2+>Cr6+>Zn6+.      

重金属对厌氧污泥电子传递体系活性影响研究

以2-氯酚（2-CP）厌氧降解污泥电子传递体系(ETS)活性为考察对象,研究了3种典型重金属元素Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺对ETS活性的影响,并比较了驯化过程对提高厌氧微生物抗重金属毒性的作用.重金属离子对厌氧污泥呼吸活性的抑制作用发生很快,在0.25 h内就已表现出来,并随金属浓度的增加而加剧.驯化前,3种金属的作用均表现为抑制,抑制作用的强弱顺序为Ni²⁺>Cd²⁺>Cu²⁺,抑制强度与金属离子在水溶液中的含量成正相关关系.采用低浓度金属离子驯化的方法可以有效改善重金属毒性.驯化后,Cu²⁺毒性的降幅约为10%,Cd²⁺毒性的最大降幅超过40%,Ni²⁺对污泥ETS活性的作用则基本表现为促进,最佳促进浓度约为70　mg/L.Ni²⁺对ETS活性的特殊激活作用可能与其能形成正四面体结构的络合物有关.驯化作用对改善金属毒性的效果：Ni²⁺>Cd²⁺> Cu²⁺.     

用TTC与INT-电子传递体系活性表征重金属对污泥活性的影响

研究了不同浓度的Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Ag⁺对污泥TTC和INT 电子传递体系活性产生的影响 ,比较了这 2个参数在表征污泥活性受重金属抑制时的灵敏性 .结果表明 ,各种重金属抑制污泥TTC 电子传递体系活性的IC₅₀小于抑制INT 电子传递体系活性的IC₅₀,TTC 电子传递体系活性反映重金属毒性作用的灵敏性大于INT 电子传递体系活性 .实验的重金属离子呈现出不同的毒性作用 ,以TTC 电子传递体系活性为评价参数 ,毒性顺序为 :Hg²⁺>Cd²⁺>Cu²⁺>Ag⁺>Zn²⁺>Ni²⁺>Pb²⁺,以INT 电子传递体系活性为评价参数 ,毒性顺序为 :Hg²⁺>Ag⁺>Cu²⁺>Cd²⁺>Zn²⁺>Ni²⁺>Pb²⁺.     

大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

含vgb基因的重组毕赤酵母菌对重金属离子的吸附解吸特征

酵母因为其比表面积大、密度高被广泛用于水体中重金属的吸附.本文研究比较野生毕赤酵母KM71及含有vgb基因的重组毕赤酵母KM71对重金属Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附解吸特性,并研究混合金属离子对酵母菌吸附性能的影响.不同金属离子均在2 h达到吸附解吸平衡,酵母菌对不同种类金属离子的吸附具有选择性,温度和pH变化对毕赤酵母吸附重金属影响较小.重组毕赤酵母菌对重金属的抗性更强.通过对环境因素及复合剂的优化,得到对重金属镉、镍、铅具有高效吸附性能的重组酵母菌,重组酵母菌对单元素溶液中Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为10.56、17.68和20.14 mg·g^-1,对三元金属混合溶液中的Ni²⁺、Cd²⁺和Pb²⁺的吸附量分别为8.28、9.89和19.99 mg·g^-1.通过条件优化重组毕赤酵母对Ni²⁺、Cd²⁺和 Pb²⁺的吸附率分别提高了15.14%、21.04%、18.47%,吸附量分别提高了11.26、13.43、22.90 mg·g^-1.本试验为促进酵母菌在处理重金属污染废水中的广泛应用提供了科学依据.     

嗜麦芽窄食单胞菌对铜镉的吸附特性与离子交换

研究了投菌量、金属浓度和戊二醛浓度对嗜麦芽窄食单胞菌吸附水体中Cu2+和Cd2+特性的影响,分析了重金属生物吸附、NO3-去除与菌体离子释放的关联,从离子吸附、交换、转化与释放的角度探讨了重金属生物吸附机制.结果表明嗜麦芽窄食单胞菌对Cu2+和Cd2+吸附性能良好,0.2 g·L-1干重菌体处理浓度为0.05 mmol·L-1的Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液120 min后,Cu2+和Cd2+的吸附率分别达96.3%和83.9%.菌体对Cu(NO3)2和Cd(NO3)2溶液的吸附过程存在Cu2+和Cd2+的表面吸附与胞内运输、NO3-胞内积累、NO3-还原为NO2-等行为,而且Cu2+和Cd2+的胞内运输、NO3-积累和还原需要消耗能量,并会促进Cl-、PO43-、SO42-、Na+、NH4+、K+和Ca2+等离子的释放.红外光谱分析表明菌体酰胺基、羟基与羧基均参与了Cu2+和Cd2+的吸附.X-光电子能谱分析显示吸附后Cu2+和Cd2+的价态不发生变化.     

Biosorption of Cd2+ and Cu2+ on immobilized Saccharomyces cerevisiae

The biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ onto the immobilized Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) was investigated in this study. Adsorption kinetics, isotherms and the effect of pH were studied. The results indicated that the biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ on the immobilized S. cerevisiae was fast at initial stage and then became slow. The maximum biosorption of heavy metal ions on immobilized S. cerevisiae were observed at pH 4 for Cd²⁺ and Cu²⁺. by the pseudo-second-order model described the sorption kinetic data well according to the high correlation coefficient (R ²) obtained. The biosorption isotherm was fitted well by the Langmuir model, indicating possible mono-layer biosorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ on the immobilized S. cerevisiae. Moreover, the immobilized S. cerevisiae after the sorption of Cd²⁺ and Cu²⁺ could be regenerated and reused.     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸吸附剂对Cu2+、Co2+和Ni2+的吸附选择性和重复利用性

采用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)对辉光放电电解等离子体(GDEP)技术引发制备的壳聚糖/聚乙二醇/丙烯酸(CS/PEG/AA)聚合物吸附剂的形貌和结构进行了表征.研究了该吸附剂对Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的吸附选择性、重复利用性和解吸动力学行为,同时结合X射线光电子能谱(XPS)探讨了可能的吸附机理.结果表明,CS、PEG和AA发生接枝共聚形成聚合物,其表面呈现疏松、多孔的三维网络结构;吸附最佳pH为4.8;在含有Cu~(2+)、Co~(2+)和Ni~(2+)的混合溶液中,CS/PEG/AA对Cu~(2+)有较好的吸附选择性;在EDTA-4Na洗脱液中CS/PEG/AA具有优异的再生和重复利用性,解吸动力学符合解吸准二级模型;Cu~(2+)在CS/PEG/AA上的吸附是由离子交换、配位螯合等共同作用的复杂的物理化学过程.     

高选择性基因工程菌E.coli SE5000生物富集水体中的镍离子

利用基因工程菌E．coli SE5000对水体中的镍离子进行富集研究．菌体细胞对Ni^2 的富集速率很快,富集过程满足Langmuir等温线模型．经基因改造的基因工程菌不仅最大镍富集容量与原始宿主菌相比增加了4倍多,而且对pH值的变化呈现出更强的适应性．对离子强度及其它共存重金属离子的影响的实验结果表明：Na^ ,Ca^2 ,Cd^2 ,Pb^2 的影响较小,但Mg^2 ,Hg^2 ,Cr^3 和Cu^2 所引起的负面效应较大．金属螯合剂EDTA的存在对基因工程菌的富集行为影响很大．     

ToxTell生物传感器在Cu2+、Cd2+冲击活性污泥系统分析中的应用

探讨了不同浓度Cu2＋及Cu2＋和Cd2＋联合对活性污泥系统COD去除的影响,并采用ToxTell生物传感器,以活性污泥为指示微生物,分析了上述金属离子的毒性抑制作用.结果表明,Cu2＋浓度低于10 mg.L-1时,不会对该活性污泥系统带来明显的冲击作用,Cd2＋的加入明显增强了对该活性污泥系统COD去除的抑制作用,上述金属离子在抑制时间为1.5 h时对系统COD去除抑制率达到最大,随着曝气时间的延长,COD去除率呈逐渐上升趋势;ToxTell生物传感器的毒性分析结果与COD去除抑制率相近,初步证实该生物传感器能很好地用于活性污泥处理系统受Cu2＋、Cd2＋离子冲击的预警监测.