Magnetotactic bacteria: Characteristics and environmental applications

• Magnetotactic bacteria (MTB) synthesize magnetic nanoparticle within magnetosomes. • The morphologic and phylogenetic diversity of MTB were summarized. • Isolation and mass cultivation of MTB deserve extensive research for applications. • MTB can remove heavy metals, radionuclides, and organic pollutants from wastewater. Magnetotactic bacteria (MTB) are a group of Gram-negative prokaryotes that respond to the geomagnetic field. This unique property is attributed to the intracellular magnetosomes, which contains membrane-bound nanocrystals of magnetic iron minerals. This review summarizes the most recent advances in MTB, magnetosomes, and their potential applications especially the environmental pollutant control or remediation. The morphologic and phylogenetic diversity of MTB were first introduced, followed by a critical review of isolation and cultivation methods. Past research has devoted to optimize the factors, such as oxygen, carbon source, nitrogen source, nutrient broth, iron source, and mineral elements for the growth of MTB. Besides the applications of MTB in modern biological and medical fields, little attention was made on the environmental applications of MTB for wastewater treatment, which has been summarized in this review. For example, applications of MTB as adsorbents have resulted in a novel magnetic separation technology for removal of heavy metals or organic pollutants in wastewater. In addition, we summarized the current advance on pathogen removal and detection of endocrine disruptor which can inspire new insights toward sustainable engineering and practices. Finally, the new perspectives and possible directions for future studies are recommended, such as isolation of MTB, genetic modification of MTB for mass production and new environmental applications. The ultimate objective of this review is to promote the applications of MTB and magnetosomes in the environmental fields.     

不同类型活性炭处理废水中重金属离子的研究进展

重金属对人体的显著毒性和难降解的特性,使重金属水体污染成为全球性关注的环境问题。本文综述了重金属废水的危害、来源及常用处理方法,比较了不同类型活性炭处理废水中重金属离子的差异,阐述了不同类型活性炭处理技术的优势和特点,并对今后的重金属废水处理技术研究方向进行了展望。     

环境监测中重金属污染的控制对策分析

在我国社会经济快速发展的过程中,人们对自然资源需求无度,造成生态环境破坏问题非常严重。通过环境监测可以及时分析空气中有毒有害的物质成分,并且对环境污染问题进行及时有效的解决。但是在监测的过程中所采用大量的空气试剂很容易造成环境二次污染等问题,为此必须要积极加强对环境监测中重金属污染的合理控制,对空气试剂产生的大量废弃物进行及时的回收处理,从而有效避免出现二次污染的情况,充分发挥环境监测的作用。     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

农田重金属污染修复新技术展望与探索

目前,土壤重金属污染已成为全球各国共同面临的棘手问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性、积累性、持久性等特点,已严重危害到人类的健康。本文在全面了解国内外重金属污染土壤修复研究动态的基础上,对纳米多孔磁性螯合材料用于农田重金属污染土壤修复的新技术进行展望与探索研究,为国内这一领域的工作开展提供借鉴参考。     

土壤中7种重金属和砷测定的精密度控制指标研究

通过对浙江省近700组实际土壤样品进行分析,研究了土壤中铜、铅、锌、铬、镍、镉、砷、汞7种重金属和砷测定的精密度控制指标(实验室内相对偏差和实验室间相对偏差),并与行业标准分析方法和文献进行了比较,旨在为环境监测质量控制与质量保证工作提供参考。经统计分析,建议实验室内相对偏差控制指标如下:铜,≤15%;铅,≤15%;锌,≤15%;铬,≤15%;镍,≤15%;镉,≤20%;砷,≤15%;汞,≤50%。建议实验室间相对偏差控制指标如下:铜,≤25%;铅,≤25%;锌,≤20%;铬,≤20%;镍,≤25%;镉,≤35%;砷,≤25%;汞,≤55%。     

电镀企业竣工环保验收监测及后续监管中存在问题探讨

结合电镀企业竣工环保验收监测工作实践,对单位产品基准排水量和排气量的计算和评价,电镀标准中对污染物处理设施排气量的规定,第一类污染物在不同采样点评价标准的选择,重金属排放总量计算以及后续电镀企业废水、废气、污泥监管中存在的问题进行了探讨,并提出了相应的建议。     

城市污泥重金属钝化试验研究

研究了城市污水厂污泥好氧堆肥过程中的重金属钝化规律.由蘑菇渣、磷矿粉、鸡粪、高温菌种与城市污泥组成的试验堆体在微生物作用下快速干化.经过30天的好氧堆肥,试验堆体稳定态铬的比例达到了67~80%,稳定态铜的比例达到了31~41%,稳定态镍的比例达到了49~57%,稳定态锌的比例达到了46~55%,稳定态锰的比例达到了56~64%,污泥重金属的生物活性和毒性减少.生成的复合有机肥施用于园林绿化.图5,表2,参5.     

广东某大型城市生活垃圾焚烧厂9种重金属的迁移特征

采集广东某大型城市生活垃圾焚烧厂一期(WI-A)和二期(WI-B)的进厂垃圾、渗滤液、飞灰、底渣和烟气样品,分析了各样品中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锌共9种重金属含量,研究重金属的迁移特征。结果显示,9种重金属呈现4类不同的迁移特征,钴、铜、镍、铬主要迁移至底渣中,锌、砷、铅主要迁移至底渣和飞灰中,镉主要迁移至飞灰中,汞主要迁移至飞灰和烟气中。活性炭吸附和布袋除尘器的组合对除汞以外的重金属治理效果明显。WI-A和WI-B垃圾中的汞分别约有28%、37%随烟气排到环境中。     

丝藻对含钼废水中MoO_4~(2-)的吸附特性及机制研究

研究了丝藻对含钼废水中MoO2-4的吸附作用。分别考察了初始pH、吸附时间、温度、投加量以及竞争离子等5个因素对吸附过程的影响,并应用吸附热力学和动力学方法对吸附机制进行了探讨。结果表明,丝藻在初始pH 1、吸附时间40min、投加量为1.0g以及30℃条件下,对含钼废水中MoO2-4的去除率达82%,平衡吸附量为0.657 0mg/g。PO3-4对MoO2-4的吸附具有较强的拮抗作用,平衡吸附量下降至0.380 0mg/g,SiO4-4对MoO2-4的拮抗作用相对较弱,而SO2-4对MoO2-4的吸附却有一定的协同作用。丝藻对MoO2-4的吸附等温数据更符合Langmuir吸附等温模型,准二级动力学方程拟合的吸附动力学过程相关性较高,20、25℃下的R2都在0.99以上。说明丝藻吸附MoO2-4属于化学吸附,受化学反应速率控制,且丝藻可以应用于含钼废水治理领域。