程潮铁矿废石和尾矿的综合利用技术研究

程潮铁矿的废石和尾矿堆放量在武钢矿业公司所辖4座铁矿山中是比较大的,探讨程铁废石和尾矿的综合利用具有重要的实际意义。本文简要介绍了程潮铁矿废石和尾矿的基本特性,分析了废石和尾矿再利用的可行性,探讨了振动筛分法筛选废石的可行性,进行了尾矿制作混凝土的研究。研究结果表明:振动筛分法可有效解决废石堆放和运输所产生的各种问题;利用程潮铁矿尾矿的低硅铁特性,加入一定比例的掺料,制成普通水泥混凝土,可以达到综合利用的效果。     

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析。结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg^?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg^?1,Ei=565.75)、镉(31.46 mg·kg^?1,Ei=7491.5)的生态危害性最强;土壤采样深度与重金属综合潜在生态风险指数(RI)呈显著正相关(r=0.79,P=0.000),而横向样品中RI与采样距离显著负相关(r=?0.85,P=0.000)。在污染土壤中,变形杆菌门(Proteobacteria,54.35%±17.16%)和放线杆菌门(Actinobacteria,22.39%±10.64%)占主导地位,属层级中假单孢杆菌属(Pseudomonas,16.47%±11.84%)、不动杆菌属(Acinetobacter,8.07%±7.11%)以及硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus,7.53%±14.68%)相对丰度较高;而26个共享类群占据了该尾矿污染土壤中微生物群落总平均相对丰度90%以上,尽管不同属的具体相对丰度在不同样品间的分布趋势差异较大。纵剖采集的污染土样中,铁原体属(Ferroplasma)、硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)占优势,与理化的共存网络图分析(相关系数|r|≥0.6,P<0.05)显示部分类群与亚铁、游离态砷和镉成显著正相关,而与pH成显著负相关;横向采集的土样中,以嗜酸菌属(Acidiphilium)、假单孢杆菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、硫杆菌属(Thiobacillus)等为主,部分类群与总砷、铅成显著正相关,而与结合态或包蔽型砷成显著负相关。综上,该研究不仅对目标区域尾矿不同重金属污染程度进行了分析,同时探讨了污染土壤中核心响应类群的组成多样性,为筛选潜在重金属抗性菌群或工程菌群提供理论基础。     

木贼定居对铅锌尾矿砂微生物多样性及重金属迁移转化的影响

为研究根际微生物影响木贼耐受和吸附重金属的机制,为重金属污染植物-微生物协同修复提供参考,应用化学分析方法和Illumina MiSeq高通量测序技术,对木贼定居对铅锌尾矿重金属含量、土壤微生物多样性的影响进行研究。结果表明,子囊菌、未明确分类真菌和担子菌是铅锌尾矿地土壤的优势真菌。木贼定居导致散囊菌纲、座囊菌纲丰度下降,粪壳菌纲丰度增加。Alternaria,Amorphotheca,Aspergillus为尾矿裸地中主要优势真菌,Fusarium,Chaetomiaceae-Unclassified,Calcarisporiella为木贼根际土壤主要优势真菌。变形菌门、厚壁菌门、放线菌门是研究区土壤中的优势细菌类群,Lactococcus,Bacillus,Gemmatimonas,Sulfuricaulis,Dongia,Sulfurifustis,Azoarcus,Nitrospira等是尾矿地优势细菌。有机质、全氮与真菌和细菌ace,shannon指数显著相关,重金属含量与真菌和细菌ace,shannon指数显著或极显著负相关。木贼定居提高了尾矿砂中微生物的种类和多样性,有利于有机和氮素营养成分的积累和降低重金属含量;在尾矿生态修复实践中可多引入木贼等乡土草本先锋植物,同时补充有机质和氮素营养,或引入功能微生物菌剂和接种植物共生菌等,强化生态修复效果。     

尾矿库水体环境抗生素抗性基因的分布特征

抗生素抗性基因是近年来人们普遍关注的新型环境生物污染物,也是科学家们研究的热点.为了探究尾矿库水体环境抗生素抗性基因的污染特征,揭示尾矿库水体环境抗生素抗性基因的影响因素,本文采用超高通量定量PCR技术（HT-qPCR）,研究了某尾矿库的4个点位的水体抗生素抗性基因的多样性、丰度和驱动机制.结果表明,尾矿库水体环境具有种类多样的抗生素抗性基因,库区水体（WK0）、主坝排渗水（WK1）、副坝排渗水（WK2）和河水（HS）分别检测出抗生素抗性基因97、52、44和56种,可移动遗传元件分别检测到11、6、3和6种;在绝对丰度水平上,库区水体（WK0）、主坝排渗水（WK1）、副坝排渗水（WK2）和河水（HS）分别有1.75×10⁸、6.39×10⁷、9.90×10⁷和7.37×10⁷ copies·L^-1,库区水体的抗性基因丰度最高,表明库区是一个潜在的抗性基因存储库;冗余分析（RDA）表明,铜Cu、总有机碳TOC和可移动遗传元件（MGEs）与抗生素抗性基因呈显著正相关的关系,这3个因素对抗生素抗性基因变化的解释量达到了61.64%（前两轴）,因此Cu、TOC和MGEs对尾矿库水体环境抗生素抗性基因的赋存和演变可能具有重要作用.     

基于比奥动力固结理论的尾矿坝地震响应分析

上游法尾矿坝坝体密实度低,饱和区域大,地震作用下极易发生液化进而引起溃坝等重大事故,基于比奥动力固结理论和广义塑性模型,采用有效应力有限单元法对上游法尾矿坝的地震动力响应进行了非线性时程动力计算分析。结果表明坝体地震加速度响应、残余变形、超静孔压等计算结果符合一般规律,其中坝顶下部的超静孔压比值最大,从尾矿坝底部到顶部,加速度放大系数先稍微减弱后显著变大,呈明显的鞭梢效应,说明上游法尾矿坝坝顶部位是地震作用下最为危险的区域,采用弹塑性本构模型对尾矿坝进行非线性动力固结分析是可行的。     

三种微生物对铀的吸附行为研究

开展了酵母菌(真菌)、枯草芽孢杆菌(细菌)、小球藻(藻类)对水体中铀(Ⅵ)的吸附性能及机理研究.结果表明:3种微生物对铀都具有较好的吸附效果.酵母菌,小球藻,枯草芽孢杆菌对铀的最佳吸附率分别为97.19%、97.13%、98.03%;且最大吸附量分别达到341.2、356.5、512.5mgU/g(DW).3种微生物对铀的吸附过程和机理有所不同,酵母菌和小球藻符合Langmuir模型,枯草芽孢杆菌更适合Freundlich模型,吸附至12h,酵母菌表面逐渐出现铀和磷的片状结晶及含铀沉积物堆积,小球藻和枯草芽孢杆菌与铀(50mgU/L)作用后细胞出现明显变形,菌体表面未出现铀的结晶物.     

金属冶选尾矿库周边土壤重金属污染诊断

通过对某尾矿库周边15个取样点的土壤进行取样调查,根据国家土壤环境质量标准(GB 15618—1995),采用单项污染指数法、综合污染指数法对该区的土壤重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量进行评价。结果表明:所有采样点的土壤重金属含量均未超过GB 15618—1995二级标准值,各金属污染程度为Zn>Cu>Cd>Pb;采样点土壤中Cu含量均未超过GB 15618—1995一级标准值,Pb在采样点GW-3、GW-5、GW-6、GW-7的含量超过了GB 15618—1995一级标准值,Zn在采样点GW-2、GW-8的含量也超过了GB 15618—1995一级标准值,Cd在采样点GW-5、GW-7的含量超过GB15618—1995一级标准值;尾矿库四周污染程度依次为:东侧>南侧>北侧>西侧。     

水培和盆栽条件下碎米莎草对铀的耐受性及富集特征

碎米莎草(Cyperus iria L.)作为铀的超耐受植物,它的发现为探讨铀污染环境的植物修复和铀在植物体中的吸收和耐受机理提供了一种新的资源. 在Hoagland's营养液中加入铀标准溶液模拟铀污染水环境,以及直接在铀尾沙条件分析不同铀供应水平下碎米莎草对铀的耐受性能和富集特征. 结果表明:①碎米莎草对铀的富集特征依赖于生长介质中铀的供应水平和植物生长期等多重因素. 碎米莎草不同生长期各部位w(U)均高于生长介质中的铀供应水平,根系和地上部分w(U)最高可分别达(48 605±1 266)和(824±856)mg/kg. 根、茎和叶中w(U)基本随着铀供应水平的升高而增加,在开花期时较低,根系吸收的铀有1/10~1/5能转移至茎、叶、花籽部位,ρ(U)<250 mg/L的铀溶液对碎米莎草的生长无抑制作用. ②碎米莎草对铀尾沙具有很强的耐受性,但地上部分的富集系数在某些条件下可大于1;地上部分的w(U)在开花期相对较高,至成熟期时下降;在成熟期添加柠檬酸有助于碎米莎草根、茎和叶将铀转移至籽部位.      

Microbial communities biostimulated by ethanol during uranium (VI) bioremediation in contaminated sediment as shown by stable isotope probing

Stable isotope probing (SIP) was used to identify microbes stimulated by ethanol addition in microcosms containing two sediments collected from the bioremediation test zone at the US Department of Energy Oak Ridge site, TN, USA. One sample was highly bioreduced with ethanol while another was less reduced. Microcosms with the respective sediments were amended with ¹³C labeled ethanol and incubated for 7 days for SIP. Ethanol was rapidly converted to acetate within 24 h accompanied with the reduction of nitrate and sulfate. The accumulation of acetate persisted beyond the 7 d period. Aqueous U did not decline in the microcosm with the reduced sediment due to desorption of U but continuously declined in the less reduced sample. Microbial growth and concomitant ¹³C-DNA production was detected when ethanol was exhausted and abundant acetate had accumulated in both microcosms. This coincided with U(VI) reduction in the less reduced sample. ¹³C originating from ethanol was ultimately utilized for growth, either directly or indirectly, by the dominant microbial community members within 7 days of incubation. The microbial community was comprised predominantly of known denitrifiers, sulfate-reducing bacteria and iron (III) reducing bacteria including Desulfovibrio, Sphingomonas, Ferribacterium, Rhodanobacter, Geothrix, Thiobacillus and others, including the known U(VI)-reducing bacteria Acidovorax, Anaeromyxobacter, Desulfovibrio, Geobacter and Desulfosporosinus. The findings suggest that ethanol biostimulates the U(VI)-reducing microbial community by first serving as an electron donor for nitrate, sulfate, iron (III) and U(VI) reduction, and acetate which then functions as electron donor for U(VI) reduction and carbon source for microbial growth.     

基于磁化水的全尾砂胶结充填体强度研究

针对某矿山全尾砂充填体抗压强度低,水泥用量大的现状,将磁化水引入全尾砂胶结充填料浆的配浆试验,通过均匀布点理论优选出最佳磁化条件,探究了磁化水-全尾砂充填体的7天、14天、28天抗压强度的变化规律以及磁化水对水泥活性的影响。研究结果表明:在磁感应强度B=1000-2000Gs,水循环流速V=1.4-2.0m/s,磁化时间T=10-20min时,磁化水-全尾砂充填模块的7天抗压强度提高19%-28%,14天抗压强度提高17%-25%,28天抗压强度提高13-15%。