趋磁细菌应用于重金属废水处理的研究进展

趋磁细（magnetotactic bacteria,MTB）是一类能在磁场中做定向运动的特殊细菌,其细胞内含有对磁场具有敏感性的磁小体,它起了导向的作用。作为一种新兴的生物能源,趋磁细菌和磁小体的研究具有重要的理论意义和应用价值。概述了趋磁细菌的生物种属和磁特性及其处理重金属废水的机理并探讨了趋磁细菌吸附重金属离子各项影响因素。     

趋磁细菌的地域分布特征

通过对来自目前GenBank中趋磁细菌的16S rDNA序列分析,并进行系统进化树的构建,比较不同区域趋磁细菌的差异.目前,GenBank中共有239条趋磁细菌16S rDNA序列,相似性分析后有137条不同的序列(海洋55条,淡水82条),分属于变形菌门和硝化螺菌门.全长序列的系统进化分析显示,全球趋磁细菌的分布具有一定的区域性,海洋与淡水趋磁细菌区分明显.不同地域的趋磁细菌的系统进化分析显示,近海与大洋的趋磁细菌有明显的差别;而同为海洋或淡水的环境中,如巴西和美国近海、德国和中国的淡水湖泊,趋磁细菌相似性较高,即相同生境中的趋磁细菌相似性较高,表明趋磁细菌的类型与生境条件有很大关联性.基于16S rDNA序列分析,推测趋磁细菌起源可能是多源的,环境条件可能作为重要的进化压力在趋磁细菌长期演化过程中扮演重要角色.     

微生物在铁的地质循环中的作用及其意义

铁元素是地球上最富集的元素,它以0、+2、+3价态并组成多种矿物存在于地表的不同环境。在铁的地质循环中,微生物及其代谢产物起着重要作用。介绍了部分铁细菌的种属、生长条件和在铁循环中的功能。趋磁细菌是近十多年来发现的一种能产生含磁小体(magnetosomes)蛋白的细菌,具有微好氧、喜水、具感知性、在地磁场中受当地磁倾向控制、呈定向排列的特征。深入研究微生物在铁的地质循环中的作用,不仅对大气圈的演化历史、地区性气候与环境的演变过程的推算具有重要的理论意义,而且对某些元素的富集与选矿、金属腐蚀的预防等方面也具有重要的实用意义。     

磁种和磁处理技术在废水处理中的应用

综述了微细粒磁性颗粒（磁种）在水中对许多污染物具有吸附和絮凝作用，用一些物理和化学方法可使其作用范围扩大。吸附剂与磁咱结合细菌吸附磁性离子等手段可实现加种，磁种作用与磁处理工艺相结合，扩大了磁场处理废水的范围，提高了废水处理的技术经济效益。     

磁分离技术在水处理中的研究与应用进展

磁分离技术具有分离速率快、效率高、无二次污染、占地少、投资低、操作方便等优点,在水处理领域得到了越来越多的研究和应用,特别是随着超导高梯度磁分离技术以及磁分离器设计的进一步发展,其在水处理领域极具潜能.因此,本文通过文献调研,分析和总结了目前主要磁分离技术(例如,磁场直接应用、磁絮凝-磁分离、磁吸附-磁分离、磁催化-磁分离及磁分离耦合技术)在水处理领域的研究进展,介绍了近年来磁分离技术在国内水处理行业中的研究与实际工程应用推广现状,分析了磁分离技术应用于水处理领域的优势和当前应用中存在的限制,并对其未来发展方向进行了展望.虽然磁分离技术目前已经成为水处理领域一项广泛应用的分离技术,但在机理研究、特异性磁种制备、磁体技术与磁分离器设计、磁分离工艺优化及实际的工程应用推广上仍存在一定的滞后,需要进一步的开展研究工作.     

磁电解法处理工业废水过程中的电极行为

从提高电解处理的效率、降低能耗和改善回收沉积物性状的目标出发,,通过对含铜工业的磁电解处理试验和极化曲线的测定,确定了磁场对电解过程的影响。     

洛川红黏土-黄土记录的风向变化及磁组构与磁化率对气候变化的敏感性对比

磁组构分析是研究季风风向的一种常用手段。对洛川黄土剖面黄土-红黏土界线附近地层进行磁组构研究表明:洛川剖面新近纪—第四纪过渡时期,风向整体呈南北向,且从红黏土沉积阶段到黄土沉积阶段,风向呈现顺时针方向的微小偏移,这可能与新近纪到第四纪的气候变化背景有关。另外,磁化率各向异性度P、磁线理L、磁面理F等参数曲线与磁化率曲线的对比显示:磁化率各向异性P、L、F参数的变化稍超前于磁化率曲线的变化,这与蓝田段家坡剖面的磁组构研究结果类似。导致以上结果的原因尚未确定,但可能与磁组构信息被记录于沉积物的速度快于沉积物磁化率值的改变有关。     

应用磁异常信号监测填埋体位移的技术研究

在比较填埋场内部位移监测方法的基础上,提出利用增强填埋场内目标体所产生的磁异常信号(磁通量密度,以ΔT计)观测填埋体位移的方法. 建立正演模型,研究目标体磁异常信号的理论曲线变化特征及其在不同环境条件下的信号变化规律. 对ΔT实测值分析表明,填埋场环境背景值(-100～100 nT)并不会掩盖特征目标体磁异常信号的最大理论值(724.31～2 804.24 nT),确定了该方法的可行性. 模拟表明,在规定目标体大小、磁化强度的条件下,当目标体埋深为1～2 m时,其水平位置定位误差≤0.02 m,竖直位置定位误差≤0.09 m,证实了磁测定位方法具有良好的应用前景.      

磁絮凝法强化煤制油废水处理的试验研究

通过对煤制油废水投加磁粉、聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺进行磁絮凝反应,考察了磁粉的投加量、投加顺序以及pH等条件参数对絮凝效果的影响,初探了磁絮凝处理煤制油废水的可行性。试验结果表明:磁絮凝处理煤制油废水的效果要优于传统的混凝,磁粉的加入可以缩短絮体沉降的时间,絮体形成快且大而密实。在最佳的试验条件下,COD和浊度的去除率分别可以达到56.9%和99.7%。     

利用磁信息研究潮滩重金属污染的探讨

本文以长江口潮滩沉积物的系统磁性测量为基础，对照化学和粒度分析等数据，初步探讨了潮滩沉积物的磁性特征与重金属元素含量的相关联系及其机理，建立了重金属元素含量与磁参数的定量关系模型，并揭示了长江口潮滩重金属污染的空间特征及其与沉积环境的联系。本项工作成功地探索了利用磁信息研究潮滩重金属污染的技术路线和应用前景，指出了在一定区域内，利用适量样品的磁性测量与重金属元素分析数据，建立其定量回归模型的可行性     

荷兰填埋处置疏浚污染底泥的历程与实践

荷兰由于高度的工业化、发达的航运以及特殊的地形条件,造成境内的湖泊与河流严重污染,为了从根本上治理这些受到污染的水域,必须对水底含有众多污染物的底泥进行环保疏浚。本文先简要介绍荷兰关于处置疏浚污染底泥的政策和法规、底泥填埋的处置技术研究和修建封闭式填埋场的指导准则,最后介绍了一个污染底泥用填埋场处置的工程实例。     

河流沉积物中石油类污染物吸附与释放规律的实验研究

以延河沉积物和采油废水为对象 ,实验研究了河流沉淀物对石油类污染物的吸附以及污染沉积物中该类污染物的释放规律。结果表明 ,当河流沉积物浓度在 2 0～ 2 0 0kg/m3,排放废水含油浓度为 1 55 7mg/L时 ,水相中石油的吸附平衡浓度可高达 70～ 5mg/L ;实验条件下污染沉积物中石油类在水相中的平衡释放浓度为 1 0mg/L左右 ;相同污染负荷下 ,含油废水直接排放 (吸附后 )对河流水质造成的污染要比污染沉积物中石油类的释放产生的污染更为严重 ,不过后者污染的作用周期要比前者长得多。     

延河沉积物的石油污染调查与分析

对延河干流和两条支流受石油污染河段的沉积物的取样分析结果表明 ,研究河段内的沉积物都不同程度的受到了石油污染。干流河段沉积物的石油污染负荷一般为 40～ 80mg/kg ,上游河段和污染支流汇入段负荷较高 ,平均为390mg/kg,最高可达 784mg/kg ;支流上的坪桥川和杏子河河段沉积物污染负荷为 6 0～ 2 5 0mg/kg。干流中下游及杏子河支流河段的污染沉积物主要来源于雨期流域表层污染土壤径流入河后的沿程沉积 ,而非雨期岸边油井的直接排污则是造成干流上游和坪桥川支流沉积物石油污染的主要原因     

土壤和沉积物中重金属积累及其Pb、S同位素示踪

对榨子厂附近一个废弃多年的古老土法炼锌点土壤和沉积物中重金属的积累及污染程度进行了研究。研究区土壤、沉积物样品中Pb、Zn、Cd含量已大大高于该地区的背景值,zn的积累明显大于Pb的积累程度。相关分析表明,土壤和沉积物中Fe2O3对重金属有强烈的固定作用。沉积物和土壤中有很高的综合污染指数,显示出重金属的污染程度很高。化学形态分析表明重金属以碳酸盐结合态、残渣态和铁锰氧化物结合态为主,有效态所占的比例很低,但其含量并不很低,在酸性条件下,有释放导致污染的可能性。同位素示踪结果显示,研究区土壤和沉积物中积累的Pb、S为矿山物质来源。     

高效降解黑臭废水细菌的筛选及鉴定

以筛选出能够高效降解黑臭废水的更多细菌为目的,从不同重污染水体和底泥中筛选获得了多种细菌,并对其降解能力进行检测。净化实验结果表明,筛选出的50多株细菌中有12株对废水COD有明显的降解效果,降解率在45%以上;有4株菌对废水氨氮有明显的降解效果,降解率在30%以上,其中4号菌株对COD和氨氮都有很高的降解能力。经16SrRNA基因鉴定,4号菌株为不动杆菌属,由单因子优化实验得出4号菌株生长的最适条件为:温度30℃,pH7.5,转速180r/min,培养时间为22h时,微生物达到稳定期。在此条件下,4号菌株对自然黑臭废水COD和氨氮的降解率可达到92%和72%。     

湖泊沉积物-水界面铁的微生物地球化学循环及其与微量金属元素的关系

沉积物容纳了来自流域自然风化及人为排放的各种金属元素,成为一个潜在的"化学炸弹"。微生物以其体积小、繁殖快、具有巨大的比表面积等特点可以大大地改变微量金属在环境中的分布。铁在陆地水体 沉积物环境中具有很高的丰度、合适的电化学特性,在好氧、厌氧转换的界面环境中强烈地推动了早期成岩作用。本文针对铁在亚表面水环境中的重要性,侧重介绍了沉积物 水界面的铁的微生物地球化学循环过程,以及这一过程对蓄积在沉积物中的微量金属元素的重新分布的影响机制。     

流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究

河湖中的底泥作为二次污染源,影响河道水环境.太湖河口及调水区河流底泥泥沙、营养盐的释放扩散受水动力条件的影响越来越受到人们的重视.用环形水槽模拟河道的水动力条件的改变,通过实验研究悬浮泥沙、总溶解氮磷(TDN,TDP)和总氮磷(TN,TP)浓度在不同流速条件下在水体中的变化情况,从而掌握底泥泥沙、营养盐在不同流速下的释放特性.本研究按照泥沙的起动标准,把相对应的流速分为"个别动"、"少量动"以及"普遍动"流速,对应不同的泥沙悬浮量以及营养物质的释放量.研究显示高于起动流速下营养盐的动态释放较低于起动流速下的静态释放.泥沙的悬浮量与营养物质的动态释放过程密切相关.TDN、TDP释放量和最终平衡浓度随流速呈对数关系;TN、TP平衡浓度随流速增加呈指数形式增加.整个释放过程为,0~30 min的释放前期为孔隙水释放,营养物质释放量大且速率快;后期为再悬浮颗粒物释放,释放量小且速率减慢,达到平衡之后,营养盐浓度基本稳定.营养物质的空隙水释放与在悬浮颗粒物释放的比例有待进一步的研究.     

云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌的时空分布特征

利用PCR扩增和荧光原位杂交方法分析了云南洱海沉积物中硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)类群和数量的时空分布特征。结果表明,秋季沉积物中检测出四个SRB类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属、脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属和脱硫弧菌属-脱硫微菌属),而春季沉积物中只检测出三个类群(脱硫肠菌属、脱硫叶菌属和脱硫球菌属-脱硫线菌属-脱硫八叠菌属)。相比春季,秋季沉积物检测出来的SRB类群具有更大的分布范围,同时,检测出的SRB类群主要分布在沉积物上部;从数量上来看,秋季沉积物SRB数量高于春季沉积物。上述结果指示秋季沉积物环境条件更适于SRB群落。此外,相比洱海秋季,洱海春季沉积环境溶解氧含量较高,且温度较低,这可能导致脱硫弧菌属-脱硫微菌属在洱海春季沉积物中处于不可育状态,由于其活性低而无法检测。     

碎屑沉积物地球化学:物源属性、构造环境和影响因素

碎屑沉积物记录着有关源岩性质和构造演化等诸多重要的信息,对于沉积盆地分析和理解区域构造演化都有重要的指示意义。近年来碎屑沉积物地球化学的研究有了很大进展,尤其是同位素年代学在沉积物地球化学中的应用,如造山带前陆盆地、山间盆地沉积物的同位素年代学的研究可以有效地反演造山带隆升-剥蚀作用与盆地沉降之间的联系,为地壳演化和造山带隆升等地质过程提供了重要的地球化学证据。文章结合近几年来的研究实例,综述了沉积物地球化学方法在物源示踪和源区构造背景判别研究的一些进展。考虑到碎屑沉积物地球化学组成是源岩、风化作用、沉积循环、成岩作用和分选作用等综合作用的结果,我们对其中的主要影响因素进行了分析,指出了当前广泛应用的物源和构造背景判别图解需要注意的一些问题。     

锆改性高岭土覆盖对底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响

以无覆盖和高岭土覆盖作为对照,通过底泥磷释放控制模拟实验考察了厌氧条件下锆改性高岭土覆盖对重污染河道底泥与上覆水之间磷迁移转化的影响.结果表明,厌氧条件下,重污染河道底泥会释放出大量的磷进入上覆水中,且所释放出来的磷主要以溶解性磷酸盐为主.高岭土覆盖可以略微降低底泥磷向上覆水迁移的通量,而锆改性高岭土覆盖则可以极大降低底泥磷向上覆水迁移的通量.被高岭土覆盖层所吸附的磷中29%以氧化还原敏感态磷(BD-P)形式存在和63%以残渣态磷(Res-P)形式存在.被锆改性高岭土覆盖层所吸附的磷中绝大部分(90%)以金属氧化物结合态磷(NaOH-P)和Res-P形式存在,厌氧状态下很难被重新释放出来进入上覆水体.与无覆盖相比,厌氧条件下锆改性高岭土覆盖不仅不会促进底泥BD-P的释放,而且还会促进底泥NaOH-P的形成.X射线光电子能谱(XPS)和固相31P核磁共振(NMR)技术分析证实了锆改性高岭土覆盖层吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换和形成内配合物.上述结果说明锆改性高岭土适合作为一种活性覆盖材料控制重污染河道底泥磷的释放.