3种填料A.ferrooxidans挂膜效果及对模拟酸性矿山废水中Fe2+生物矿化能力比较

氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）介导的生物矿化方法可促使酸性矿山废水（Acid Mine Drainage,AMD）中Fe离子向次生铁矿物转变. 采用固定化的方式来提高A.ferrooxidans密度有助于强化Fe²⁺的生物矿化能力.选取流化床19孔填料、弹性填料、悬浮球填料作为挂膜对象, 通过多批次的连续培养来考察3种填料的A.ferrooxidans挂膜能力及稳定挂膜所需周期,继而比较3种挂膜填料对模拟AMD中Fe²⁺的生物矿化能力,并估算A.ferrooxidans有效生物量.结果表明,3种填料（5.00 g）的A.ferrooxidans挂膜能力依次为弹性填料（1.76 g）＞流化床19孔填料（0.90 g）＞悬浮球填料（0.78 g）（干重）,且挂膜启动至稳定状态至少需要4批次.X射线衍射分析（X-ray diffraction,XRD）表明,3种填料表面 含矿生物膜均为施氏矿物和黄钾铁矾的混合物.以游离态A.ferrooxidans的Fe²⁺氧化速率作为参比,估算出流化床19孔填料、弹性填料、悬浮球填料生物膜中A.ferrooxidans有效生物量依次为1.67×10⁸、8.52×10⁸、1.92×10⁸ cells·g^-1 （干基）.研究还发现,等同Fe²⁺生物氧化速率下, A.ferrooxidans挂膜填料比游离态A.ferrooxidans具有更强的AMD矿化驱动能力.     

基于不同能源底物和营养水平的酸性矿山废水产生机制研究

硫化矿物在氧气、水和铁氧化细菌的共同作用下会形成pH值极低、富含可溶性Fe、SO₄^2-和重金属离子等的酸性矿山废水.本研究选取黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿作为能源底物,以及0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基作为营养水平,在氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）的参与下,从能源底物和营养水平角度探索不同硫化矿物酸性废水的产生特点和机制.结果表明,3种硫化矿物的生物产酸能力依次为黄铁矿>磁黄铁矿≈黄铜矿.经过38 d的生化反应后,黄铁矿体系的pH值达到1.41,总Fe （TFe）和SO₄^2-浓度分别达到771.82 mg·L^-1和357.25 mg·L^-1.水体营养水平在黄铁矿的生物产酸过程中起着至关重要的作用.经过16 d的生化反应后,0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基处理的终点pH值分别为1.68、1.44、1.30、1.29.根据各营养体系中Fe²⁺和TFe浓度的变化趋势,以及反应终点收集矿物的X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）,分析认为充足的营养会提高Acidithiobacillus ferrooxidans的活性或密度,加快Fe²⁺生物氧化形成Fe³⁺并通过水解产酸作用合成黄钾铁矾等次生铁矿物,从而导致溶液的pH值更低.本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

大冶矿区食品重金属污染及其健康风险影响研究

湖北大冶市的重金属污染在全国具有代表性,其中又以铅、镉、砷污染最为严重。为了深入分析上述重金属经饮食摄入对当地居民健康风险的影响,选取区内污染严重的大冶有色金属股份有限公司周边区域为研究对象,对该区农田土壤、出产食品进行了采样调查以获取土壤与食品污染状况,同时对该区居民进行了膳食结构专项问卷调查以获取当地居民的基本暴露参数和饮食暴露参数,采用美国EPA推荐的健康风险评价模型对该区居民经饮食摄入途径的健康风险进行评价。结果表明:研究区农田土壤铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)污染严重,均值分别达到55.16、1.38、20.09 mg/kg,分别超过背景值1.27、7.67、1.21倍;研究区出产食品中,肉蛋类食品均未超过国家标准限值,蔬菜类食品铅、镉超过限值,均值分别达到0.358、0.389 mg/kg,镉超限值近5倍。从风险评价结果来看,3种重金属对该区人群的非致癌与致癌风险影响均表现出Cd>As>Pb的规律,与食品污染程度表现出不完全一致性,其与As的参考剂量和致癌斜率因子更为严苛有关;从不同人群的健康风险比较来看,所有人群均面临非致癌与致癌风险,非致癌风险儿童>成人>青少年,风险指数分别为7.73、5.84、5.36,致癌风险成人>青少年>儿童,R值分别为1.39×10~(-3)、3×10~(-4)、1.71×10~(-4),其与非致癌风险不一致主要与不同人群的暴露持续时间有关。进一步的研究发现,饮食偏好是导致健康风险个体差异的主要原因,从食物类别来看蔬菜的影响最大,3种重金属中Cd的贡献率最大。     

省域水环境保护政策实施效果评价的指标体系构建与实证研究

本文以湖北省"十二五"环境规划的水环境保护指标为主要依据,采用压力—状态—响应(PSR)模型,从污染排放强度、水质改善效果、水资源利用和污染减排效率三个维度出发,建立湖北省"十二五"水环境保护政策评价指标体系,对政策的实施效果进行量化评估。结果表明:湖北省"十二五"期间水环境保护政策实施效果呈逐年上升趋势,从二级指标来看,政策实施在污染排放强度以及水资源利用和污染减排效率两方面均取得较好的成效,但在水质改善方面效果不明显甚至有所下降。建议湖北省在"十三五"期间以至接下来更长的一段时期内,首先要重点加强省内各局部区域的水环境承载能力评估,并依据评估结果对现有的产业布局进行有效的调整;其次应进一步强化环境监测和管理力度,以减少可能的非法排污。本文构建的指标体系对进一步促进省域水环境保护政策实施效果评价的规范化、合理化不无借鉴意义。