固定化微生物技术修复重金属污染土壤的研究进展

土壤修复产业在推进双碳行动、提高土壤碳汇能力上有着举足轻重的地位，而重金属污染具有的隐蔽性、持久性和不可逆性使得我国土壤重金属污染持续积累，影响了双碳目标的实现。固定化微生物技术作为生物修复法的一种，既可以减少传统的物理法、化学法在修复过程中产生的能源消耗和二次污染，又可以提高微生物密度、维持微生物活性，因此在修复重金属污染土壤方面具有广阔的发展前景。本文从固定方法、载体种类、微生物种类3个角度介绍了固定化微生物技术的分类，总结了该技术修复重金属污染的机理。根据不同的应用场景选择适配的载体和微生物可以达到事半功倍的效果。本综述汇总了固定化微生物技术在近五年内的研究发展现状，研究表明该技术可以有效修复重金属污染土壤，新型载体和新型微生物可以满足多种应用需求，还可以与植物修复技术联用以达到更加绿色低碳的修复效果。考虑到该技术未来的发展潜力，提出了固定化微生物技术的发展方向，旨在为固定化微生物技术修复重金属污染土壤的发展提供参考。     

微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落结构及功能的影响

相对于人为施用的化肥、农药、抗生素及饲料等会污染养殖环境，导致养殖生态系统失衡，损害水产养殖健康发展，微生物菌肥具有改善养殖环境、提高水产养殖动物产量的作用。然而，微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落结构及功能的影响仍未知。通过测定施加微生物菌肥前后养殖底泥的理化特性、重金属含量、细菌和真菌微生物群落结构及功能等，深刻剖析微生物菌肥对养殖底泥中重金属含量和微生物群落及功能的影响。结果表明：施加微生物菌肥后养殖底泥中有机质、氨氮、有效磷和总磷等营养化合物含量均有所下降；施加微生物菌肥前养殖底泥中重金属锰、砷、铜、汞和镉的含量均超过中国土壤重金属背景值，施加微生物菌肥后底泥中这五种重金属的含量分别下降了22.81%、11.93%、22.73%、20.84%和18.00%,并能使底泥中锰、铜和镉的含量恢复到正常水平；施加微生物菌肥前后养殖底泥中微生物群落结构及功能具有明显的差异，施加微生物菌肥后底泥中Chloroflexi, Proteobacteria, Firmicutes等能诱发河道水华、黑臭和耐重金属细菌的丰度下降了10.41%～34.01%,Chytridiomycota、...     

土壤重金属污染的微生物效应研究进展

文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展,并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。     

微生物在重金属离子污染修复及治理中的应用研究

重金属污染对环境造成了严重破坏,并威胁着人类的生命健康和财产安全。本文从重金属环境污染现状、重金属污染对微生物影响、微生物对重金属离子污染的修复作用、微生物修复方法的作用机理等方面,综述了微生物在重金属污染修复及治理中的研究概况,并对微生物修复及治理重金属污染存在的局限性进行分析,进一步提出相关改进建议,为处理重金属离子污染提供了理论依据。     

基于MICP的水体重金属微生物修复技术研究进展

随着采矿业和工业化的发展，水体的重金属污染成了亟需解决的环境问题。近年来通过微生物矿化修复重金属污染的方法受到较多的关注，其中以微生物诱导碳酸盐沉淀技术（MICP）为代表的生物矿化得到了广泛的研究。该文综述了MICP相关的尿素水解、氨基酸氨化、反硝化、硫酸盐还原、甲烷氧化和光合作用等6种代谢过程，及其在铅、铜、锌、镉、铬、铀和锶等常见重金属元素生物矿化中的研究进展，并分析了重金属浓度、尿素浓度、钙源及其浓度、p H值、温度和生物矿物形态等对MICP的影响。分析认为优化MICP工艺参数、筛选对重金属高耐受的MICP微生物，有利于提高重金属去除率，是该领域的发展方向。     

微生物与重金属相互作用过程与机制研究进展

重金属污染对土壤、地下水和农作物等会产生重大影响,并通过生物链危害人体健康.微生物在环境中广泛存在,在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和再富集过程中起着重要作用,进一步发掘对不同重金属具有耐受性的特异性菌株,探究其对重金属的解毒和耐受性的机制,可更好地为微生物用于环境修复工作提供理论依据.综述了微生物与环境中重金属的相互作用过程与机制以及微生物在修复重金属污染中的应用,结果表明:①微生物自身生长过程中产生的大量氨基酸、蛋白质和多肽等物质可与重金属鳌合,促进重金属的溶解和吸附过程.②重金属对微生物产生毒性影响,微生物通过氧化还原、生物矿化和甲基化等作用改变重金属元素的化学形态,降低重金属的毒性.③微生物对重金属的修复效果与重金属的存在形态有关,在实际应用中可先将重金属元素转化为易于被微生物吸附的形态,再利用特异性菌株进行生物修复.④根际微生物对植物吸收重金属起着重要的调控作用,但植物根系分泌物和微生物的新陈代谢产物对重金属形态及生物有效性的协同拮抗作用机制及其微观的界面过程尚未明晰,有待进一步研究.      

环境pH对微生物生物膜吸附重金属的影响研究进展

重金属污染以其强毒性、富集性和持久性成为全球性的环境难题。在现有的重金属污染治理技术中,基于微生物生物膜的修复技术因其高效、低成本、可持续等优势,在预防、控制和修复重金属污染等方面被广泛应用,成为了新兴研究热点技术。为了进一步揭示微生物生物膜与重金属之间的内在关系。本文通过对最近二十年微生物生物膜吸附重金属等方面的文献进行系统整理和总结,详细阐述了微生物生物膜吸附重金属的吸附机理、吸附数学模型和pH对微生物生物膜的影响,特别对影响该技术的重要参数pH进行了系统阐述并总结了pH影响微生物生物膜修复技术的原理及规律,以期为未来研发和改进微生物生物膜去除重金属污染的生产应用工艺提出科学性的指导意见与建议。     

长期复合重金属污染对土壤解磷微生物的影响

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phoD基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,随重金属浓度增加,解磷微生物相对丰度逐渐降低,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是重金属复合污染土壤中的解磷微生物的优势菌门.重金属是与解磷微生物群落最显著相关的因素,重金属As、Pb、Zn对解磷微生物影响较大,Nitrospirae、Acidobacteria、Gemmatimonadete、Proteobacteria更易受到重金属的影响发生群落结构改变,其中Nitrospirae对Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd多种重金属表现出敏感性.有效磷浓度与解有机磷微生物多样性呈显著正相关关系(P<0.05),碱性磷酸酶活性与解无机磷微生物多样性显著负相关,而土壤有机质、总氮、pH值对重金属污染土壤中解磷微生物多样性无显著影响.研究结果为进一步探索长期重金属污染压力下解磷微生物的生态适应机制提供参考.     

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

微生物处理重金属废水的研究进展

微生物处理重金属废水是一种较有效的方法,特别是对于低浓度重金属废水的处理优势明显。近年来相关的研究报道不断增多,但尚未实现工业化应用。文章综述了微生物处理重金属废水的机理及其主要影响因素(微生物、金属离子、环境条件等);评述了微生物处理重金属废水存在的问题以及发展方向。     

不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为

根据重金属来源的不同把重金属污染土壤分为2类:外源重金属污染土壤和内源重金属污染土壤,后者重金属来自成土母质.2类污染土壤中的重金属在不同颗粒中的分布有很大差异:外源重金属污染土壤的重金属主要分布于细颗粒中,重金属具有明显的向细颗粒富集的特点;而内源重金属污染土壤的重金属颗粒分异特征相对不明显.提取试验表明,内源重金属污染土壤中重金属主要以残余态形式存在,较为稳定,释放较缓慢,内源重金属污染土壤颗粒磨细程度对土壤重金属释放的影响明显高于外源重金属污染土壤.pH对外源和内源重金属污染土壤中重金属的溶出均有较大影响.连续淋溶试验表明,外源重金属污染土壤释放重金属的强度虽然较高,但其释放持续时间较短;而内源重金属污染土壤释放重金属的强度较低,但其持续时间较长.      

鄱阳三江流域沉积物中Zn Pb Cd的形态分布

文章选取鄱阳湖饶河口三江流域七个采样点的沉积物样品,采用Tessier连续提取法研究沉积物中重金属元素(Zn、Pb、Cd)的形态分布。不同的形态分布揭示了各样点的各重金属污染程度以及分布特征。初步测定结果表明:鄱阳湖饶河口三江交汇处受到了重金属Pb,Cd,Zn不同程度的污染,但污染程度不高。在所测金属元素中以残渣态为主要形态,其次是铁锰氧化态、碳酸盐结合态。     

胶州湾外海洋倾倒区表层沉积物中的重金属及其潜在生态风险

依据2003～2008年6 a间所获得的胶州湾外海洋倾倒区沉积物重金属(Cr、Hg、Cd、Pb、Zn、Cu)的调查数据,重点分析了2007年8月倾倒区重金属的分布特征和影响因素,并对重金属的潜在生态风险及6 a的年际变化趋势进行了初步的分析评价.结果表明,2007年8月调查海域沉积物表层中Cr、Hg、Cd、Pb、Zn、...     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出铅锌硫化矿尾矿及浸出过程中重金属形态分析研究

研究嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对铅锌硫化矿尾矿重金属离子的生物浸出和重金属形态变化有助于了解生物浸出作用的过程变化.通过考察生物浸出体系中不同的矿浆浓度对pH值和浸出尾矿重金属的影响,探究生物浸出过程的重金属形态变化情况.结果表明,生物浸出作用对pH值和尾矿重金属的浸出影响巨大,随着矿浆浓度的增加,pH值下降速率呈现先升高后降低、重金属浸出率也呈现先增加后降低的趋势,最佳的生物浸出矿浆浓度为50 g·L~(-1),Fe和Zn的最佳浸出率分别为85.45%和97.85%.重金属形态分析表明,生物浸出作用对尾矿重金属形态变化产生巨大的影响,随着浸出时间的延长,重金属形态逐渐改变,首先易迁移的重金属被生物浸出,然后稳定的重金属也逐渐被生物浸出.     

用分级方法评估土壤对重金属的缓冲能力

研究了不同Cd,Zn,Cu和Pb负荷对5种土壤(油黄泥土、棕红壤、红壤、石砂土和紫砂土)中的重金属形态的影响,分析了不同土壤对重金属的缓冲作用及其影响因素.结果表明,未污染土壤中的重金属主要以残余态为主,占土壤重金属总量的51%以上.随着土壤重金属负荷的提高,土壤中交换态重金属的比例增大,残余态比例下降,有效性提高,对重金属的缓冲作用下降.由于Cd,Zn,Cu和Pb本身的特性不同,土壤中各组分与Cd,Zn,Cu和Pb的结合方式及程度不同.当外源重金属进入土壤后,土壤对重金属的缓冲性为:Pb>Cu>Zn Cd,酸性土壤和砂质土壤的缓冲能力较低.当重金属加入量较低时,重金属优先向氧化物结合态和有机质结合态转化;而当加入量较高时,向交换态和碳酸盐结合态转化的比例增加.土壤pH下降可使交换态Cd,Zn,Cu和Pb的比例递增,降低土壤对重金属的缓冲性,增加了重金属对环境影响的风险.      

酸溶硫化物与沉积物中重金属化学活性的关系

通过Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｏ的沉积物加标实验以及膜渗透平衡交换间隙水采样技术，探讨了间隙水中重金属浓度对不同加标量的沉积物化学响应关系和重金属在沉积物—间隙水两相间的地球化学分配机制。研究结果表明：在硫化物存在条件下，重金属在固、液两相间的分配主要受酸溶硫化物（ＡＶＳ）影响，ＡＶＳ决定了沉积物中重金属的化学活动性，ＡＶＳ归一化沉积物中二价有毒金属可作为预测和评价重金属化学分配行为的有效方法     

珠江广州段东朗断面底泥中重金属污染研究

测定了珠江广州河段东朗断面底泥中的重金属镉、铬、铜、铅的总量,并采用五态分级法即Tessier形态分类法对镉、铬、铜、铅在底泥中的存在形态进行了提取和测定。结果表明该断面底泥中镉、铬、铜、铅总量均高于全国湖泊底泥中的平均值,以广东土壤背景值为参照可以看出,东朗底泥中镉、铬、铜、铅含量分别为土壤背景值的84.0倍、8.1倍、29.2倍、7.0倍,底泥成为这些重金属的富集地。镉以可交换态为主,占总量比例为59.29%,铬以铁锰态为主,占总量的比例为54.51%,铜以有机态为主,占总量的53.17%,铅以碳酸盐态和残渣态为主,占总量的比例分别36.63%和36.35%。并采用瑞典学者Hakanson提出的潜在生态危害指数法对该断面底泥中的镉、铬、铜、铅进行了潜在生态危害评价,结果表明镉潜在生态危害强,铬潜在生态危害轻微,铜、铅的潜在生态危害中等。     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响.研究结果表明:碳酸盐岩风化...     

矿山酸性废水重金属沉淀分离研究

矿山酸性废水对环境的污染包括酸性废水和重金属离子两个方面,矿山酸性废水的治理也包括酸性废水和重金属离子处理两方面的内容。重金属沉淀分离是利用重金属离子的氢氧化物和硫化物沉淀溶度积不同,在控制不同的沉淀条件下,进行特定离子的沉淀分离,从而使得废水中的重金属离子得到处理,分步沉淀使得回收沉淀物保持较高的有价金属品位,更易于资源化。分步沉淀反应后,进行相应的固／液分离,并回流部分沉淀物至沉淀反应池,固／液分离后出水,经pH调节,可以达标排放或回用。