硫酸盐还原菌去除流动废水中锑的研究

硫酸盐还原菌(SRB)通过代谢作用将废水中的SO_4~(2-)还原为H_2S,H_2S将Sb(Ⅴ)还原为Sb(Ⅲ),Sb(Ⅲ)再与多余的H_2S反应生成硫化锑沉淀,从而达到去除废水中锑的目的。本实验研究SRB在连续流动状态下对废水中锑的去除情况。在含锑废水处理过程中,加入活性炭形成生物膜,水力停留时间控制在33h,并通过测定物理化学变量p H、Eh、OD、SO_4~(2-)、H_2S、HCO_3~-、Sb(V)和Sb(Ⅲ)随时间的变化来确定去除效果。结果表明,在连续流动状态下,SRB可以较好的去除废水中的锑,且10 d后含锑废水的去除率达到95.2%。     

微生物协同硫铁矿强化去除水中锑酸盐的性能研究

水体重金属锑（Sb）污染受到越来越多的关注.本研究旨在利用微生物和硫铁矿协同强化去除水中锑酸盐（Sb(Ⅴ））,实验对比了硫铁矿和硫化亚铁在非生物和生物反应体系中对Sb(Ⅴ）的去除效果.结果表明,在非生物（未接种活性污泥）反应体系中,硫铁矿和硫化亚铁对Sb(Ⅴ）的去除效果随运行时间延长而逐渐下降,且在第10个循环硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率仅为14.5%;硫化亚铁相对硫铁矿有较高的Sb(Ⅴ）去除效果.在微生物作用下,硫铁矿和硫化亚铁具有较稳定的Sb(Ⅴ）去除效果,且硫铁矿对Sb(Ⅴ）的去除率高于硫化亚铁.通过X射线光电子能谱（XPS）分析证明微生物可加速Sb(Ⅴ）转化为Sb(Ⅲ）,同时生成的Fe(Ⅱ）/Fe(Ⅲ）会促进Sb(Ⅲ）在硫铁矿上的富集沉淀,进而强化Sb从水体中去除.利用Illumina高通量测序揭示了除锑过程中微生物群落结构的时间演替规律,证明Thiobacillus和Sulfurimonas菌属为微生物协同硫铁矿去除Sb(Ⅴ）的优势菌属.研究结果为Sb(Ⅴ）废水修复提供了一种稳定高效的方法.     

白玉凤尾蕨与印度芥菜对不同形态锑的富集与转化特征

以白玉凤尾蕨和印度芥菜为实验材料,采用温室水培方法研究两种植物在人工添加不同形态(三价无机锑、五价无机锑和三甲基锑)与不同水平锑(白玉凤尾蕨为30和50 mg·L-1,印度芥菜为5和20 mg·L-1)处理条件下的生长状况.以不加锑处理作为对照,同时分析锑在两种植物不同部位的富集与形态转化.结果表明,白玉凤尾蕨与印度芥菜对3种形态的锑均可出现显著的吸收富集,白玉凤尾蕨地上部和根部锑含量最高分别达到816 mg·kg-1和6065 mg·kg-1,印度芥菜地上部和根部锑含量最高分别达到322 mg·kg-1和2663 mg·kg-1;两种植物对不同形态锑的富集能力均为三价锑(Sb(Ⅲ))五价锑(Sb(Ⅴ))甲基锑(TMSb),且主要富集于根部.Sb(Ⅴ)处理下,白玉凤尾蕨与印度芥菜地上部80%以上转化为Sb(Ⅲ),反映两种植物均具有很强的将Sb(Ⅴ)转化为Sb(Ⅲ)的能力;Sb(Ⅲ)处理下,白玉凤尾蕨与印度芥菜对Sb(Ⅲ)的转化较少,地上部与根部只有不到5%的Sb(Ⅲ)转化为Sb(Ⅴ);白玉凤尾蕨可直接吸收TMSb,并有31%~46%被转化为无机的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ),而印度芥菜则100%将TMSb转化为无机的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ).植物对有机锑直接吸收转运并将其转化为三价锑的能力可能是植物对锑富集的重要机制.     

硼锑交互作用对水稻吸收积累锑和硼的影响

通过溶液培养实验,研究两种价态锑Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)与B交互作用对水稻吸收积累Sb和B的影响.结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(Ⅲ)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,增加B用量可缓解Sb对水稻的毒害.Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的添加可显著地影响水稻根系和茎叶对B的吸收积累.当B的浓度为0.5 mg·L-1时,添加三价Sb 30μmol·L-1可以显著地降低水稻茎叶和根系中的B含量57.6%和75.6%(与对照处理相比,P0.05).同样,增加B用量也影响水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累.在10μmol·L-1Sb(Ⅲ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B可导致水稻根系和茎叶Sb含量分别比0.5 mg·L-1B处理降低39.1%和9.2%;在10μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加2.0 mg·L-1的B导致水稻根系Sb含量比0.5mg·L-1B处理降低13.9%.B的应用对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响.研究结果表明,在Sb污染农田中可通过施用硼肥来提高植物的硼营养,降低植物对Sb的吸收积累,从而降低Sb对人体健康的危害.     

用硫酸盐还原菌去除废水中锑的实验研究

用硫酸盐还原菌(SRB)去除模拟废水中的Sb,对比不同pH值、温度及Sb初始浓度的去除效果和不同反应时间内各因子(Sb、SO42-、pH、Eh及OD)的动态变化。结果表明:反应的最佳pH范围为6.0~7.0,温度范围为30~35℃,去除率均可达到90%以上。随着SRB的繁殖,溶液的pH值升高,SO42-被还原为H2S,导致SO42-及Eh降低。Sb(Ⅴ)被还原为Sb(Ⅲ),Sb(Ⅲ)再与H2S反应生成Sb2S3沉淀,这一机制使得溶液中Sb被去除。     

改性镁铝水滑石对印染废水中锑的去除研究

锑(Sb)是印染废水中的特征污染物,常规处理工艺难以实现印染废水Sb(Ⅴ)的稳定达标排放,出水Sb(Ⅴ)浓度超标的问题亟待解决.本文选用十二烷基硫酸钠改性的镁铝水滑石(DS₄-LDH)为吸附剂,对印染废水中的Sb(Ⅴ)进行深度去除研究,系统考察不同条件下印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果.研究结果显示,0.05 g·L^-1投加量的DS4-LDH可使Sb(Ⅴ)浓度为500μg·L^-1的模拟印染废水的出水Sb(Ⅴ)浓度小于50μg·L^-1,满足相应排放标准.DS₄-LDH对印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果受到废水pH值、染料分子、共存离子等因素的影响.在酸性条件下,DS₄-LDH对Sb(Ⅴ)有更好的去除效果.染料种类对Sb(Ⅴ)的去除也有影响,酸性橙-7的影响较大.共存的磷酸根离子对Sb(Ⅴ)的吸附影响比较大.在对实际印染废水的处理中,调节池、气浮池和二沉池出水经DS₄-LDH深度吸附处理后能实现Sb(Ⅴ)的稳定达标.本文的研究成果为印染废水高...     

低分子有机酸对高浓度锑砷污染土壤的淋洗效率及机理研究

为研究土壤淋洗技术对锑矿区周边高浓度锑(Sb)、砷(As)污染土壤的修复效果,筛选生物降解性能良好的淋洗剂,以广西河池市南丹县某锑矿区周边高浓度Sb、As污染土壤为研究对象,考察了不同低分子有机酸及淋洗条件(浓度、固液比、淋洗时间和淋洗级数)对Sb、As淋洗效率的影响,利用Wenzel连续形态提取法比较淋洗前后土壤中Sb、As形态变化,并结合扫描电子显微镜-X射线能量色散谱(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法初步探索了淋洗去除土壤Sb、As的反应机理.结果表明：由于草酸(oxalic acid,OA)具有较强的酸性及还原性,其对Sb、As的淋洗效率最高,且在最佳淋洗条件下Sb、As淋洗效率分别可达91.18%、97.63%.高浓度污染土壤中Sb、As主要以铁铝氧化物结合态形式存在,占Sb、As总量的70%以上;OA淋洗后,土壤中结合态、残渣态的Sb、As向吸附态Sb、As转化. OA淋洗去除Sb、As的反应机理主要包括三方面：(1) OA的含氧官能团与Sb、As含氧阴离子竞争土壤颗粒中铁(氢)氧化物表面的吸附位点,发生配位交换,从而解吸出Sb、As;(2) OA的有...     

锑氧化菌Pseudomonas sp. AO-1的分离鉴定及其对Sb(Ⅲ)的氧化性能

采用抗性筛选法从锡矿山筛选出一株锑氧化菌,并利用分子生物学技术对其进行鉴定;考察了其氧化Sb(Ⅲ)的性能和氧化次生矿物的特征.结果表明:锑氧化菌属于假单胞菌属(Pseudomonas),将其命名为Pseudomonas sp. AO-1(简称:AO-1);影响AO-1氧化Sb(Ⅲ)的因素主要有溶液pH值、溶解氧和铁锰氧化物(单质铁、FeCl₃和MnO₂)等;AO-1在好氧和缺氧条件下均能氧化Sb(Ⅲ),好氧氧化Sb(Ⅲ)的米门常数K_m和最大氧化速率V_max值分别为393.05μmol/L和0.271μmol/(L·min),体现了较强的锑氧化性;AO-1和铁锰氧化物的耦合作用能促进Sb(Ⅲ)的氧化,且铁锰氧化物促进AO-1氧化Sb(Ⅲ)的速率依次为:FeCl₃>MnO₂>单质铁;AO-1和铁锰氧化物耦合氧化Sb(Ⅲ)生成含Sb(Ⅴ)的次生矿物,次生矿物会加速Sb(Ⅲ)的氧化以及影响锑在环境中的迁移转化.菌株AO-1的锑氧化性能良好,对于锑的生物...     

nZVI/AC复合材料对水中锑的去除

利用液相化学沉淀法制备纳米零价铁/活性炭(nZVI/AC)复合材料,通过XRD、XPS、SEM、BET等表征手段对复合材料的结构、形貌、理化特征等进行分析,进一步考察了反应体系、nZVI负载量、初始pH、投加量等对除锑效果的影响,并对其去除机制进行了探讨.结果表明,液相化学沉淀法可成功制备nZVI/AC复合材料;在N_2氛围下,15%nZVI/AC投加量为0.2 g·L~(-1),初始pH为7.5(原水pH),反应2 h后,Sb(Ⅴ)的去除率达到76.2%,出水浓度仅为23.8μg·L~(-1);去除机制研究结果表明,Fe~(2+)在该体系去除Sb(Ⅴ)中起着主要的作用,是反应过程中的主要活性物质,结合反应前后nZVI/AC表面Sb元素分析,去除过程主要依靠Fe(0)和Fe~(2+)的还原作用,将Sb(Ⅴ)还原成Sb(Ⅲ),并通过吸附作用去除.     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

锑矿区土壤As和Sb形态分布及生态风险评价

以晴隆锑矿区土壤为研究对象,利用连续提取法对土壤中As、Sb的形态分布和生物可利用性进行了研究,并分别利用单因子指数和生态风险指数评价了研究区土壤中As、Sb污染程度和生态危害风险。结果表明,土壤样品中As尤其Sb含量很高,不同采样点含量差别较大。土壤As、Sb的存在形态均以残渣态为主,其次是可还原态、可氧化态、弱酸提取态,水溶态很低。土壤中生物可利用态砷占0.01%~1.08%,其含量为0.001~0.347mg/kg,而土壤中生物可利用态锑占0.08%~3.26%,其含量为0.002~14.107mg/kg。从单因子污染评价看,研究区土壤Sb污染远大于As污染,且大多属于重度污染。土壤中两种金属的综合污染指数(RI)为14.59~1970.98,锑矿区总体处于轻度生态危害,部分区域Sb污染应引起重视。     

锑胁迫下丛枝菌根真菌对玉米生长与锑吸收及抗氧化酶的影响

为了探讨AM(arbuscular mycorrhizal,丛枝菌根)真菌在Sb(锑)胁迫下对农作物生长及吸收Sb的影响,采用盆栽试验研究了在不同Sb添加量[即w(Sb)分别为0、500、1 000 mg/kg]下,接种AM真菌对玉米植株生物量以及N、P和Sb的吸收、膜脂过氧化[MDA(丙二醛)]和抗氧化酶活性的影响.结果表明:随着土壤中Sb添加量的增加,玉米植株的生物量、w(TN)和w(TP)均呈显著下降趋势,植株体内的w(Sb)和Sb积累量、MDA含量、CAT(过氧化氢酶)以及POD(过氧化酶)活性均显著上升.与未接种组相比,接种AM真菌显著促进了玉米植株的生长,提高了玉米植株地上部分的w(TN)和w(TP).在3个Sb添加量处理下,接种显著增加了玉米植株地下部分的w(Sb)、地上和地下部分的Sb积累量以及地上部分的CAT活性,增幅分别为8.90%~23.30%、18.87%~28.37%、27.68%~78.95%及14.92%~88.52%;同时,接种降低了玉米植株中Sb的转运率、玉米植株地上部分的w(Sb)和MDA含量,在1000 mg/kg Sb添加量下差异达显著水平,三者分别降低了36.35%、22.81%和24.29%.研究显示,在Sb污染环境下,接种AM真菌能够减轻玉米植株膜脂过氧化程度,在提高玉米植株地下部分w(Sb)的同时,也会降低Sb向地上部分的转运,减轻Sb对玉米的毒害作用.      

原子荧光光谱法测定环境空气中锑

采用过氯乙烯滤膜采集环境空气中锑,盐酸-氢氟酸混酸体系微波消解滤膜,原子荧光光谱法测定锑。方法前处理操作过程简单、省时、酸用量少、环境污染小,方法的灵敏度和准确度都有很大的提高。采样体积为300L时,空气中锑的最低检出质量浓度为0.002mg／m3。     

锑对甘蓝的毒性阈值研究

为丰富完善我国土壤中Sb（锑）对植物的毒理学数据并为土壤Sb生态基准的制定提供依据,参照国际标准化组织颁布的植物毒性试验的标准方法（ISO 11269-2:2013）,以外源添加的方式研究了我国17种典型土壤中Sb对甘蓝早期生长生物量的影响.结果表明:①基于全量Sb推导的甘蓝的毒性阈值EC₁₀（10%抑制效应浓度）变化范围为100.55~656.65 mg/kg,表明不同土壤中Sb的毒性差异显著,但基于有效态Sb（Na₂HPO₄溶液提取）推导的不同土壤中EC₁₀的变化范围为8.28~24.05 mg/kg,其EC₁₀差异有所减小;②相关性分析表明,基于土壤全量Sb推导的EC₁₀与w（OM）（OM为有机质）、w（TN）（TN为全氮）和CEC（阳离子交换量）均呈显著正相关（相关系数为0.746~0.779）,而基于有效态Sb推导的EC₁₀与w（Fe）和w（Mn）呈显著正相关（相关系数为0.479~0.615）;③多元回归分析进一步表明,土壤pH、w（OM）和CEC可以解释基于全量Sb推导的EC₁₀值74.6%的变异,w（OM）和w（Mn）可以解释基于有效态Sb推导的EC₁₀值62.6%的变异.研究显示,Sb的Na₂HPO₄提取态能在一定程度上解释不同土壤中Sb对甘蓝的毒性差异,pH、w（OM）、CEC和w（Mn）是影响Sb对植物毒性的土壤主控因子,可以较好地预测Sb的毒性阈值.      

次生铁矿物及其与环境中锑的相互作用研究进展

我国锑矿资源丰富,锑矿资源开发利用过程导致锑进入表生环境并富集。锑作为人体非必需重金属,具有高化学毒性,是国际公认优先控制金属污染物。次生铁矿物在形成过程中和成矿后能以共沉淀、吸附等方式固定有害金属,但又易受环境因子变化的影响,重新释放被固定的有害金属,对有害金属的环境行为和归宿有着重要影响。本文面向我国锑污染现状,立足于常见次生铁矿物的基本结构和表面过程,以次生铁矿物相转变为切入点,论述了次生铁矿物与锑的相互作用机理,总结了环境pH、溶解性有机物、Fe(II)、微生物及环境温度等外界因素作用下次生铁矿物对锑环境行为的作用规律,以期从矿物学角度厘清环境因素-次生铁矿物-锑之间的微观作用机制,为表生环境锑污染的环境风险评价和修复治理提供理论指导。     

酒石酸、苹果酸对锑矿区土壤中砷锑的淋洗研究

以贵州省晴隆锑矿区受砷锑严重污染土壤为研究对象,采用震荡淋洗技术,研究了酒石酸,苹果酸在不同浓度、不同震荡时间、不同pH条件下对重金属砷锑的淋洗效果。实验结果表明,酒石酸、苹果酸随着浓度的升高,对土壤中砷锑淋洗效果显著增加;随着震荡时间的延长,酒石酸、苹果酸对重金属淋洗效果逐步提高,震荡8h效果最佳。实验结果还发现,pH对酒石酸、苹果酸淋洗效果的影响从酸性pH=3至碱性pH=12过程中逐步减弱。     

零价铁去除水中锑(Sb)的研究

锑(Sb)是一种新兴的全球性污染物,在我国西南Sb矿区及周边地区Sb污染严重。本文研究了零价铁(ZVI)对Sb的去除效果,研究了ZVI投加量、Sb的初始浓度、pH值及阴离子等因素的影响。结果表明,ZVI对Sb具有较好的去除效果。通过ZVI对Sb去除动力学拟合,Sb的去除符合一级动力学方程;Sb的去除效率在偏酸性条件下比较高,在pH=5时,去除率达到68.98%;在pH=7时,Sb的去除率仅有23.36%;无机阴离子均在不同程度上影响Sb的去除,特别是PO43-对ZVI去除Sb有明显的抑制作用。     

Bacillus sp.处理含锑废水试验研究

利用某芽孢杆菌属微生物(Bacillus sp).对锑矿选矿废水进行了处理。研究微生物的接种量、作用时间、温度、体系pH值等对废水中Sb的去除效果的影响。结果表明:作用时间4 d、微生物接种量为5%、处理体系pH为2、最佳处理体系温度为30℃时,效果最佳,对废水中Sb的去除率达到99.75%,处理后废水中Sb的浓度由122.21 mg/L降低至0.30 mg/L,出水Sb浓度低于湖南省地方标准排放限值0.50 mg/L。     

Antimony in brake pads-a carcinogenic component?

Antimony trisulfide (Sb₂S₃) is used as a lubricant in friction material. X-ray diffraction analysis revealed Sb in 3/3 disc brake pads (range 41,000–46,000 mg/kg) and in 2/2 disc brake dust samples (21,000 and 17,000 mg/kg) from trucks. Considerably lower concentrations were found in drum brake pads (3/5, 59–6400 mg/kg) and in drum brake dust (4/18, 78–2800 mg/kg). Other toxic metals were also detected in pads and dust.The health risk of Sb in particulate brake emissions should be dependent on particle size and chemical entity, in particular solubility. A significant amount of the emitted dust was shown by size-fractionated optical particle counting to be inhalable in environmental (>90% mass) and occupational (>50% mass) exposure situations. Differentiation via selective solubility showed a considerable amount of Sb₂S₃ to oxidize during the braking process, likely leading to the formation of Sb₂O₃, a suspected human carcinogen. Sb in brake dust was soluble in calf serum (8.5±1.2%, 8.9±1.7 mg/l at 37 °C for 3 d).Hence, the use of Sb in friction material should be suspected to pose a human cancer risk and be deterred. To design healthy and environmentally sound alternatives, we propose to apply the Intelligent Product System that distinguishes products of consumption and products of service. Brake pads are true products of consumption, because they are released to biological cycles, and should thus consist of materials with positively defined health and environmental properties.     

锑的环境地球化学研究进展概述

锑作为一种具有潜在毒性和致癌性的元素越来越被人们所重视。由于矿物的开采和冶炼、化石燃料的燃烧等人为原因,大量的锑及其化合物进入到大气、水和土壤中,进而进入动植物及人体中。土壤中的锑迁移能力较弱,水中溶解态的锑迁移能力较强,而大气中的锑可以进行全球传播。植物对锑具有一定的富集能力;锑对动植物和人体均有毒副作用,职业暴露是人体锑中毒的主要原因。本文对锑在各环境介质中的存在,锑在环境介质间的迁移和转化,以及锑的生物效应的研究进展进行了概述。