氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿的生物氧化研究

针对矿区硫化矿氧化产生的酸性矿山废水(AMD)对生态环境造成严重影响的问题,以矿区常见的黄铜矿(CuFeS2)为研究对象,采用已筛选的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)为实验菌株,探讨在A.f菌作用下黄铜矿的氧化过程。实验结果表明,A.f菌可显著促进黄铜矿的氧化,第18天有菌体系中的铜离子浓度是无菌体系中的5倍;同时细菌可促进溶液中Fe2+氧化为Fe3+,使氧化还原电位升高,从而对黄铜矿保持较高的氧化速率,并导致体系的pH值降低;还发现黄铜矿的氧化过程中可形成中间产物方黄铜矿(CuFe2S3),而细菌氧化还可产生硫磷化钴(CoPS),中间产物的形成并没有明显延缓黄铜矿的氧化速率;生物氧化可造成矿样表面侵蚀多坑,可能是细菌对黄铜矿的直接氧化作用造成的。由于黄铜矿的生物氧化明显控制其氧化进程,抑制黄铜矿的生物氧化对酸性矿山废水的源头治理具有十分重要的意义。     

大宝山矿区水体和沉积物中重金属的污染评价

分别于丰水期和枯水期对广东省大宝山矿区铁龙拦泥坝至凉桥河段水体中溶解态的重金属进行了调查,应用EPA推荐的健康风险评价模型发现,水体中非致癌物通过饮水途径所导致平均个人年风险排列顺序是Cu〉Pb〉Zn,最大值的平均个人年风险在丰水期和枯水期的平均值分别是2.14×10-7 a-1和4.13×10-7 a-1,小于国际防辐射委员会（ICRP）推荐的最大可接受平均个人年风险5.0×10-5a-1。致癌物Cd的平均个人年风险在丰水期和枯水期的平均值分别是3.52×10-4 a-1和4.53×10-4 a-1,大于ICRP推荐的最大可接受值,同时也大于非致癌物3～4个数量级。另外,通过对枯水期沉积物的重金属总量分析,发现凉桥槽对坑支流受水体pH的影响,导致其沉积物重金属的浓度最高。根据Long和Macdonald利用生物效应数据库法建立的沉积物质量基准,发现除冷水泾外,其他采样点的平均效应中值指数（mERMQ）值都大于1.5,可见沉积物中的重金属会对当地底栖生物产生毒害作用。     

Cd对不同形态漆酶修复DDT污染土壤的影响

研究了重金属Cd对游离漆酶和同定化反胶团漆酶修复土壤有机氯农药DDT污染的影响.结果表明.游离漆酶对土壤中DDT各组分均有不同程度降解,且均随着cd浓度的增大而降低,含量越高的组分降解率越高.受到Cd污染的影响也越大(P,P'-DDT>P,P'-DDD>0.P'-DDT>P,P'-DDE);当Cd浓度分别为0、0.5、1和2 mg·kg-1时,游离漆酶对土壤中DDT总量的降解率分别为50.68%、32.50%、14.92%和13.40%.固定化反胶团漆酶比游离漆酶能更有效地降解DDT,DDT降解率在无Cd和有Cd存在时(Cd浓度为0.5 mg·kg-1)分别提高20%和30%左右.     

南丹矿区周边农田土壤质量综合评价研究

目前的土壤质量综合评价存在评价灵敏度高度依赖样本选取、评价结果不够全面、肥力指标选取比较主观等问题,应用受到限制.因此,本研究在现有土壤质量综合评价方法基础上,引入动态加权评估法,对土壤质量指数法进行改进,提出改进土壤质量指数法（I-SQI）.通过实例进行I-SQI与改进的内梅罗综合指数法（I-NPI）和逼近理想解排序法（TOPSIS）的对比分析,发现I-SQI对不同状况的土壤都表现出较好的适用性,评价结果全面且灵敏性高,有效地解决了目前方法存在的问题.应用该方法对广西南丹矿区周边农田土壤进行综合评价,结果发现：(1)研究区土壤肥力处于中等及以下水平,可交换钙、粘粒、电导率、总氮、速效钾、容重这6个指标是影响研究区农田土壤肥力的关键指标;(2)研究区大部分农田存在重金属污染,As、Cd、Pb和Zn4种重金属元素是影响矿区土壤环境质量的主要污染因子;(3)研究区农田土壤质量以不及格和及格为主,亟需得到改善.本研究为土壤质量综合评价的发展提供了新的阶梯.     

胞外聚合物对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体过程次生矿物形成及镉迁移转化的影响

异化铁还原菌（Dissimilatory Iron Reducing Bacteria,DIRB）能够还原铁矿物,并对矿物中所含重金属的再分配产生深远影响.胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPSs）是决定细胞体表微环境理化性质的关键组分,对金属迁移转化及矿物形成具有重要影响.本文探究EPSs对微生物还原含镉聚合硫酸铁絮体（Cd-loaded polyferric sulfate,Cd-PFS）过程的影响,该絮体通常在河流镉污染应急处理中形成.通过序批实验和矿化模拟实验,结合X射线衍射、扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等分析方法,发现EPSs促进了微生物还原絮体中的Fe（Ⅲ）,导致絮体解构,Fe³⁺、Fe²⁺及Cd²⁺释放进入溶液中.EPSs中磷酸化蛋白质和核酸中的磷酸基可作为成核位点,与铁原子形成P—O—Fe键,固定和聚集溶液中的Fe³⁺、Fe²⁺,加速铁的沉淀,促进纤铁矿、磁铁矿等铁矿物形成,而这些铁矿物含有丰富的羟基官能团,通过内层络合增强了对溶液中Cd²⁺的吸附,降低了Cd²⁺的可迁移性及可生化性.     

Cu~(2+)和Pb~(2+)存在下改性玉米秸秆对Cd~(2+)的吸附

以丙烯腈改性的玉米秸秆为吸附剂,对水体中的Cu2+,Pb2+,Cd2+进行吸附,用双组分竞争模型和LCA模型对实验结果进行拟合,结果表明:改性玉米秸秆对三种重金属离子的吸附能很好地符合Lang-muir方程,相关性(R2)分别为0.98,0.95和0.98,最大吸附容量分别为9.34,31.8和12.7mg·g-1;在Cu2+和Pb2+存在下,改性玉米秸秆对Cd2+的吸附受到明显的抑制,且随Cu2+和Pb2+浓度的增大抑制作用加强;在低浓度时,该吸附材料优先吸附顺序为:Cu2+＞Pb2+＞Cd2+,高浓度时为:Pb2+＞Cu2+＞Cd2+.     

氨基酸对烷烃降解菌GS3C降解性能的影响

从广州石油化工总厂污水处理站旁的油泥混合物中分离筛选得到一株烷烃降解菌GS3C,从生理生化及16S rDNA基因扩增测序等方面进行了鉴定,并在振荡好氧培养条件下研究该菌的降解性能及酵母浸膏、碳源、氮源、维生素、水解酪蛋白等营养物对其降解的影响,同时考察不同氨基酸对降解的影响. 结果表明,该菌的16S rDNA基因扩增序列与Burkholderia cepacia的同源性为97%,初步断定该菌株属于洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia),酵母浸膏能促进其对正十六烷的降解,其主要因素为氨基酸对降解的促进作用. 谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸、缬氨酸及亮氨酸的混合物对降解菌GS3C的代谢促进作用最好,其中赖氨酸与脯氨酸为关键的2种氨基酸.      

固定化反胶团漆酶及其在修复土壤DDT污染中的应用

采用吸附法将反胶团漆酶吸附在表面改性后的硅藻土上,制备固定化反胶团漆酶.探讨了反胶团漆酶固定化的影响因素及其部分酶学特性,并对其在修复土壤DDT污染中的应用进行了研究.反胶团漆酶固定化的最佳温度是35 ℃,载体硅藻土的改性剂Tween-80的加入量为硅藻土质量的15%.固定化反胶团漆酶的最适作用温度为35 ℃,最适作用pH为3.5~5.0;与游离漆酶相比,固定化反胶团漆酶的热稳定性和酸碱稳定性都显著提高.采用游离漆酶和固定化反胶团漆酶修复DDT污染土壤,游离漆酶处理中DDT总量(DDTs)的降解率为50.53%,而固定化反胶团漆酶处理中DDTs的降解率高达69.17%.固定化反胶团漆酶处理较游离漆酶处理的DDTs降解率提高了近20%.     

施加不同电压对河涌底泥中多氯联苯厌氧还原脱氯的影响

以广东省清远市龙塘镇电子垃圾拆解场附近受多氯联苯污染的河涌底泥为研究对象,构建基于-0.1、-0.3、-0.5和-0.7 V(相对于饱和甘汞电极)恒定电压的生物电化学系统,考察了闭路和开路条件下河涌底泥中PCB 61的降解率及其产物,并分析了微生物群落结构的变化。结果表明,在-0.7 V电位刺激下微生物还原降解PCB 61的效率最高,24周后,PCB 61的降解率达到了59.05%,高于开路条件的32.22%,在考察的电极电位范围内,电极电位值越小,PCB 61的还原脱氯速率越高。高通量测序结果表明:底泥微生物的结构组成随实验条件的变化表现出显著差异;施加电压刺激可提升电化学活性菌(Geobacter和Ignavibacterium)菌群丰度,进而强化脱氯效能;而Methanosarcina和Methanosaeta这2种菌在闭路条件下是显著优势菌,这2类菌的相互作用有可能对PCB 61还原脱氯有重要影响。     

石油污染土壤中芘高效降解菌群的筛选及降解特性研究

从长期受石油污染土壤中驯化筛选到能以芘为惟一碳源生长的混合菌群GP3,其主要由假单胞菌株GP3A（Pseudomonos sp．）和菌株GP3B（Pandoraea pnomenusa）组成。采用摇瓶振荡培养方法,研究了不同环境条件对混合菌GP3降解芘效能的影响。结果表明,在30℃,150r/min振荡培养下,混合菌GP3对15mg/L芘的7d降解率为90．6％。混合菌GP3降解芘的最适宜温度为35℃,最佳pH值为6．2。加入低浓度葡萄糖（100mg/L）或菲（10mg/L）作为共代谢底物,均可提高GP3对芘的降解率。混合菌对芘的降解速率（PDR）与芘的初始浓度呈正相关。研究重金属离子胁迫下GP3对芘的降解时发现。10mg/L Zn^2＋的存在对芘降解效能影响较小,Cu^2＋对芘的降解有抑制作用,Cd^2＋对混合菌GP3有很强的毒性。