碱性介质中还原高浓度Cr(Ⅵ)细菌的分离及其特性

目前国内外处理含铬废水的微生物仅局限于酸性或中性环境,且处理Cr(Ⅵ)的浓度仅为200mg L-1左右,难以工业化应用,尤其是不可能处理诸如铬渣渗滤液之类的碱性含铬废水及铬渣.本研究从铬渣堆埋场附近取得菌样,经富集、分离、驯化,得到能在碱性介质中高效还原Cr(Ⅵ)的无色杆菌属(Achromobacter sp.)菌株,该菌为G-,具有周身鞭毛及可运动性.对其生理及还原Cr(Ⅵ)的特性进行了研究,结果表明该菌嗜碱,好氧,耐盐及高Cr(Ⅵ),在有氧、pH为10.30、30℃等条件下,含Cr(Ⅵ)1 570 mg L-1的废水经该菌处理16 h后浓度降至0.6 mg L-1.处理后的沉淀物中铬以Cr(OH)3的非晶形态存在,其中总铬含量为21.44%,Cr(Ⅵ)检测不出,具有很大的回收价值.图4表3参16     

原生质体电诱导融合构建去除重金属的高效菌

研究了采用原生质体电融合技术构建高效的重金属去除菌;对影响电融合效率的几个参数,以及融合子的生长条件、除铬性能和遗传稳定性等方面进行了考察;确定了进行电融合的最佳条件,并选出 1株最好的融合株R32. 实验结果表明:R32不论是在处理低浓度还是高浓度的铬液时,其去除率和还原率都明显高于 2株亲本菌,处理低浓度含铬废水时,去除率和还原率可达到 100%;处理高浓度含铬废水(200mgL-1 )时,还原率仍可达 50%以上. 经过多次传代后,R32的除铬能力保持稳定. 当投菌量>10gL-1 (湿重)时,其去除率和还原率都在 80%以上. 正交实验结果显示,pH和Cu2 浓度对R32的生长影响都不大,这些特点都有利于R32在实际含铬废水处理中的应用. 图 4表 3参 14     

高效还原铬的苏云金芽胞杆菌菌株筛选

在1%接种量、初始铬(VI)浓度50 mg L-1、pH 7、30℃及180 r/min条件下,从源自水样、土壤、植物、动物粪便、食品、昆虫及饲料的76个苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)菌株中筛选出2株具有高效铬(VI)还原能力的菌株BRC-HZM7和BRC-XQ15,在24 h之内可使50 mg L-1铬(VI)低于0.5 mg L-1,达到我国铬(VI)废水排放标准.另有34株菌株最少只需36～72 h(36 h时6株菌株、48 h时4株菌株、60 h时13株菌株、72 h时11株菌株)就可使50 mg L-1铬(VI)达到我国铬(VI)废水排放标准.Bt具有对环境和人安全的优点,在快速净化含铬(VI)废水方面具有广阔的应用前景.     

基于高通量测序技术的铬污染农田土壤菌群多样性及修复菌株的筛选

菌种资源筛选是铬污染土壤生物修复的基础.以铬污染农田土壤为研究对象,采用高通量测序方法分析土壤细菌多样性特征,并根据多样性分析结果,采用选择性培养基和培养方法快速筛选对铬具有适应性和去除能力的细菌,以寻找能在铬污染农田土壤原位修复中具有较大应用潜力的菌种资源.结果显示:受铬污染的土壤细菌群落丰富度和多样性均低于未受铬污染土壤.门水平上,铬污染土壤中放线菌门(Actinobacteria)细菌丰度显著高于未受铬污染的土壤,是两种生境丰度差异最大的门.属水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)是铬污染土壤中丰度最高的优势属,显著高于未受铬污染的土壤.从铬污染土壤中共分离到6株能够耐受1 000μg/mL铬的细菌. 6株菌都具有一定的六价铬Cr(VI)去除能力,其中Cr1、Cr3和Cr8能在72 h内将500μg/mL铬培养基中的Cr(VI)全部去除,Cr8能在72 h内将1 000μg/mL铬培养基中的Cr(VI)去除61.2%. 16S rDNA测序结果表明,6株菌中有5株属于厚壁菌门芽孢杆菌属,1株属于放线菌门纤维微菌属(Cellulosimicrobium).结合菌体及菌落形态特征和序列分析结果,铬去除能力最高的Cr8菌可初步被确定为C. aquatile.本研究表明铬污染降低土壤中细菌多样性,根据高通量测序结果有选择性地快速筛选铬污染修复菌株具有可行性,Cr8菌是国内首次分离到的具有铬污染修复功能的纤维微菌属菌株.(图11表5参40)     

菌株Rhodococcus sp.Chr-9和Exiguobacterium sp.Chr-43的除铬(VI)特性

为了解环境因素对生物除铬(VI)的影响,并为铬(VI)污染环境的生物强化治理提供高效菌株,采用选择培养的方法从制革废水污泥样品中分离到2株革兰氏阳性铬(VI)去除菌——Rhodococcus sp.Chr-9和Exiguobacterium sp.Chr-43.菌株Chr-9和Chr-43在25~40℃内均能够较好生长,并高效去除铬(VI),菌株Chr-9和Chr-43的最适生长pH均为7.0~9.0,菌株在pH 7.0的培养基中去除铬(VI)的效率最高.加入0.2~0.5 mol/L的NO3-、SO42-和Cl-能够促进Chr-9和Chr-43的生长以及去除铬(VI)的效率.在含铬(VI)培养基中同时接种Chr-9和Chr-43时,Chr-9促进菌株Chr-43的生长,并提高菌株去除铬(VI)的效率.研究表明,pH、温度、阴离子和环境中的其它生物对铬(VI)的去除有明显影响.     

节杆菌P-1和红球菌J-5降解PVA特性的比较研究

对节杆菌P-1和红球菌J-5降解聚乙烯醇(PVA)的特性进行了比较研究.结果表明,P-1菌在PVA浓度小于1000mgL-1时,PVA降解效率均达到80%以上;J-5菌在PVA浓度为2000mgL-1时,PVA降解效率达到70%.用生产废水进行试验,P-1菌对低浓度PVA废水的处理效率比J-5菌高10%左右;P-1菌受温度的影响小于J-5菌;P-1菌的废水处理效果比J-5菌稳定;分段使用J-5菌与P-1菌处理高浓度的PVA废水具有很好的处理效果,出水能达到国家排放标准.图7表1参9     

一株铬还原菌的分离鉴定及铬还原特性研究

铬污染是目前最为普遍的重金属污染物之一,一定浓度的Cr(Ⅵ)会威胁动植物健康。用微生物修复技术降解高毒性的Cr(Ⅵ)可为环保高效的铬污染治理开辟新途径。针对从湖南某铬盐厂污染区土壤中分离筛选出的铬还原菌G12进行菌种鉴定及铬还原特性研究,明确该菌株的最适生长条件,考察其在不同环境条件下的铬还原效果,为原位微生物修复技术实际工程应用提供理论依据。通过菌株形态特征和16S r RNA基因序列分析,确定该菌株为革兰氏阳性芽孢杆菌,鉴定为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。研究发现B.pumilus G12的最佳生长温度和p H分别为30℃和9.0;且菌株铬还原能力随着初始Cr(Ⅵ)浓度的升高而下降;在50、100、200、400和600 mg·L~(-1)初始Cr(Ⅵ)浓度条件下其铬还原率分别为66.2%,35.7%,26.1%,16.0%和6.0%。在改变环境过程中,该菌株以甘油为外加碳源电子供体时对Cr(Ⅵ)的还原率可达100%,在60 h可将50mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)还原为零;菌株G12培养可耐受较高盐浓度,在10 g·L~(-1) Na Cl盐浓度下菌株的还原能力最佳,Cr(Ⅵ)的去除率为70%;将菌株分别培养在含不同重金属离子的培养液中,菌株G12还原能力均受到抑制。对菌株G12的铬还原能力的初步研究结果表明,菌株G12在铬污染修复中具有良好的应用潜力。     

铁(III)-丙酮酸盐配合物光解引发水中铬(Ⅵ)还原

初步研究了含有Fe(III)及丙酮酸盐的溶液在高压汞灯照射下对铬(VI)的光还原反应.考察了溶液pH值、Fe(III)浓度、丙酮酸钠浓度、Cr(VI)浓度对反应的影响.分析了光还原反应的动力学及反应机制.结果表明:铁丙酮酸盐体系能光还原Cr(VI);最佳pH为3.0;Cr(VI)光还原的初始速率随着加入的铁(III)、丙酮酸盐、Cr(VI)初始浓度的增加而增加;实验条件下的表观动力学方程为:-dCCr(VI)/dt=0.021[Cr(VI)]0.39[Fe(III)]1.05[CH3COCOONa]0.39;Fe(III)-丙酮酸盐配合物光解产生的Fe(II)是Cr(VI)的主要还原剂.     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

泥炭对溶液中铬的吸附及其在制革废水处理中的应用

经初步处理的泥炭可通过吸附去除制革废水中的Cr(Ⅲ ) ,在不同的振荡时间、Cr(Ⅲ )浓度、吸附剂用量和不同的pH条件下 ,泥炭吸附和去除Cr(Ⅲ )的效果有很大差异 .Cr(Ⅲ )在 1 0— 40mg·l- 1 范围内 ,最大去除率为 73 5 %— 88 2 % ,对应的吸附剂用量为 6 6—8 0g·l- 1 .铬液的初始pH <4 5时 ,Cr(Ⅲ )的去除为吸附过程 ,pH3 6时达到最高值 ;pH >4 5后 ,为沉淀过程 .废铬液中的杂质成分与Cr(Ⅲ )产生竞争吸附 ,使去除率略有降低 .经二次吸附后 ,废水可达到排放标准 .但Cr(Ⅲ )吸附的复杂性 ,使泥炭解吸率较低 .     

铬在小鼠体内的蓄积效应与毒性

铬的工业用途很广,主要用于金属加工、电镀、制革等行业,这些行业排放的三废导致了环境铬污染,对环境生态和人体健康造成危害。为探究铬对动物的毒性作用,选择昆明种纯系小白鼠作为受试生物,研究六价铬在小鼠体内的蓄积效应及毒性。结果显示,饮用水中一定浓度的六价铬(15~70 mg·L-1)可抑制小鼠体重的正常增长,染毒30 d后,小鼠肝脏和肾脏脏器系数下降,脾脏和脑的脏器系数提高;总铬含量在心脏和脾脏中增高,其他脏器中无明显蓄积效应;铬染毒组小鼠骨髓细胞活性氧水平提高,骨髓嗜多染红细胞微核率显著增高。结果表明,通过饮水摄入六价铬可造成小鼠肝肾损伤,心脏和脾脏内铬蓄积,并通过活性氧损伤效应破坏机体的遗传稳定性。     

酸雨淋溶对铬渣中Cr6+释放的影响

采用人工柱对3个不同年代的铬渣进行为期5年不同pH值(4.0,5.0,6.0)下的模拟酸雨淋溶实验,结果表明:淋溶前铬渣具有很强的腐蚀性,pH值达到12以上,总铬和Cr6 分别占铬渣的4.68%-4.86%和1.19%-1.73%;Cr6 溶出浓度在淋溶初期大,随着淋溶时间的增加,溶出浓度急剧下降,淋溶接近第二年雨量时,溶出浓度减小且趋于稳定.5年模拟酸雨淋溶后,Cr6 累积溶出范围在2138-4490mg,浸出液浓度稳定范围50-127mg·l-1,仍然远高于排放标准.铬渣淋溶后,残渣态和结晶铁锰氧化物结合态铬含量保持不变,水溶态、酸溶态和稳定铁锰氧化物结合态铬有不同程度减小.     

含铬污液在土壤中迁移规律的研究

通过静态吸附和动态土柱淋溶实验，研究了含铬污液中Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）在土壤中的迁移规律。结果表明，土壤对Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）的等温吸附过程均符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程，土壤对Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｒ（Ⅵ）的饱和吸附量分别为２．１７＊１０＾４ｍｇ／ｋｇ、１７５ｍｇ／ｋｇ；动态截留量分别为７．００＊１０＾３ｍｇ／ｋｇ、５６．７ｍｇ／ｋｇ。     

不同价态铬在不同水分条件下的生物有效性及其对水稻的毒性

氧化还原过程在铬的形态转化中起了重要作用,而铬形态的转化能够影响其生物有效性及毒性。通过温室土培试验研究了六价铬(Cr(Ⅵ))与三价铬(Cr(Ⅲ))在淹水与不淹水条件下在土壤溶液中的动态变化及水稻对其吸收的变化。结果表明,土壤中添加Cr(Ⅲ)时,土壤溶液中检测不出Cr;而随着土壤中添加Cr(Ⅵ)浓度的增加,土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度增加,但是溶液中检测不出Cr(Ⅲ);淹水处理总体上降低了土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度。而土壤添加Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)和水分处理对土壤溶液p H没有显著影响,p H在7.08.0之间变动。土壤添加Cr(Ⅵ)处理的水稻中,只有90 mg·kg-1Cr(Ⅵ)淹水处理的水稻成活,而其余处理水稻没有成活。土壤中添加Cr(Ⅲ)处理,水稻幼苗生物量随Cr(Ⅲ)浓度的增加而显著降低;除了200mg·kg-1Cr(Ⅲ)处理外,其余淹水处理的水稻幼苗生物量明显高于不淹水处理的。土壤添加Cr(Ⅲ)处理的水稻,在不淹水条件下水稻空壳率比较高,淹水条件下,随着土壤中添加Cr(Ⅲ)浓度水平的增加,水稻各部位Cr含量有增加的趋势,但增加不显著,秸秆最高Cr含量达到33.80 mg·kg-1,籽粒中Cr含量最高0.30 mg·kg-1。土壤固定Cr(Ⅲ)的能力远强于Cr(Ⅵ),添加Cr(Ⅵ)处理的土壤溶液中Cr(Ⅵ)的浓度很高,对水稻表现出较强的生长抑制。     

不溶性甘蔗渣黄原酸酯(IBX)脱除废水中的铬

本文采用不溶性甘蔗渣黄原酸酯脱除废水中的铬(Ⅵ),在pH 2—3的条件下,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)在pH 8—9时沉淀,废水经处理后,Cr(Ⅵ)的残留浓度达到国家排放标准。     

土壤铬（VI）污染及微生物修复研究进展（Progress on Microbial Remediation of Chromium-Contaminated Soil）

在总结国内外相关研究基础上,介绍了土壤环境中铬(Cr)的污染来源、现状及其对生物的危害,阐述了Cr在土壤中的存在形态和转化机理,并重点综述了土壤重金属Cr(VI)污染的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到Cr污染土壤修复的目的.此外,针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复Cr污染土壤效果的措施,并对土壤Cr污染微生物修复的发展趋势进行了展望.     

污灌湿地系统土壤-植物中铬的赋存形态研究

采取逐级提取法对江苏盐城某污水灌溉湿地土壤中的铬的赋存形态以及其上生长的丰要植物芦苇的不同组织部位中的总铬进行了分析测定，并研究其生物有效性。结果表明：与对照点相比，污灌土壤中铬质最分数明显升高而受到不同程度的污染，其赋存形态质量分数由高到低顺序为残渣态（RES-）→铁锰态（（OFeMn-））→碳酸态（CARB-）→有机态（OM-）和交换态（EX-）之和。芦苇不同组织部位中铬分布研究表明根部质量分数远大于茎和叶，说明根系吸收为主要作用，而后迁移至其它易积累部位。对各种形态的铬与植物中的铬总量之间的相关性进行了分析，相关系数表明，植物中的生物富集量与各种赋存形态都有一定的线性关系，其中强有机质结合态与生物富集量具有最好的线性相关性。