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。     

pH值和离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响机制

磺胺二甲基嘧啶作为普遍使用的抗生素代表,可通过动物粪便施肥及药物不规范使用进入到环境中.针铁矿是土壤中分布广泛且活性较高的一种矿物,会对磺胺二甲基嘧啶的环境行为产生一定的影响.为了正确评估磺胺二甲基嘧啶的环境风险,本文考察了溶液pH值、离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.结果表明:磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附具有明显的非线性,且吸附具有明显的滞后现象,吸附等温线可以用Freundlich模型较好的拟合(R~2=0.991);磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附随着pH值的增加先增加后减小,随着离子强度的增加开始有微弱的增加然后保持不变;在酸性和中性条件下,表面络合作用是主导磺胺二甲基嘧啶在针铁矿表面上吸附的主要机制,在碱性条件下静电斥力是主导吸附的主要作用力.因此,在评估抗生素的环境行为时,应该考虑不同的环境条件对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.     

磺胺二甲嘧啶与镉单一和复合污染对生菜生长的影响

为阐明磺胺二甲基嘧啶(SM2)与镉(Cd)对生菜(LachicasativaL.)的单独和复合毒性效应及其毒性机制,采用随机区组试验研究了水培条件下,SM2(0、0.5、2、10 mg·L~(-1))与Cd(0、1、5 mg·L~(-1))单一和复合污染对生菜种子发芽、幼苗生长和污染物积累的影响。结果表明,单一SM2处理对生菜幼苗根伸长具有一定的毒性效应,与对照相比,单一SM2处理下,随SM2质量浓度的增加(0.5-10 mg·L~(-1)),根长抑制率增加了11.51%-51.87%;但单一SM2处理对生菜发芽率、生物量则无显著影响。而单一Cd处理对生菜发芽率、根生物量以及根伸长均无显著影响。Cd的加入可以增强SM2对生菜的毒害作用,与10 mg·L~(-1) SM2处理相比,10 mg·L~(-1) SM2+5 mg·L~(-1) Cd处理的发芽率降低了7.14%;加入1、5mg·L~(-1)Cd后SM2的根伸长半抑制浓度IC50分别降低了7.89%、23.68%。单一污染条件下,生菜对Cd/SM2的积累随污染物质量浓度的增加而增加。低浓度Cd处理(1 mg·L~(-1))条件下,加入SM2可显著降低生菜根系和地上部Cd含量,但是对于高浓度Cd(5 mg·L~(-1)),加入SM2可以增加根系和地上部Cd积累量。低浓度SM2(0.5、2 mg·L~(-1))条件下,加入Cd可显著促进生菜根部SM2的累积,但高浓度SM2(10mg·L~(-1))条件下,Cd的加入却显著降低生菜根部SM2的累积。SM2处理下,Cd的加入对生菜地上部SM2的积累无显著影响。SM2/Cd在生菜中的富集和迁移受其性质、投加量及质量浓度组合影响,复合污染下生菜对Cd的积累能力在较高Cd质量浓度时表现出协同作用,而对SM2的积累能力则在相对低质量浓度时表现出协同作用。这可能与Cd和SM2复合存在条件下会形成络合物,以及络合物对生菜产生的毒性效应有关。     

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种氨幕酸.     

不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

工业腐殖酸提纯前后对泰乐菌素的吸附特性

本文采用稀碱法对购买的工业腐殖酸进行了提纯,研究了腐殖酸提纯前后对泰乐菌素的吸附特性,并对其吸附机制进行了初步的探讨.研究结果表明:在对腐殖酸提纯之后,其C、H、O、N、S的含量明显增加,灰分含量显著减小.腐殖酸经提纯后对泰乐菌素的吸附明显增强,在24h可以完全达到吸附平衡,其吸附动力学曲线可以用拉格朗日二级动力学方程和颗粒扩散模型较好的拟合;吸附等温线可以用线性吸附模型和Freundlich吸附模型较好的拟合;且提纯后的腐殖酸对泰乐菌素的吸附随着溶液的p H值和离子强度增加而逐渐减小.综上,推测腐殖酸对泰乐菌素的吸附机制可能以疏水性分配、氢键作用和离子交换作用为主.     

环境因素对纳米二氧化钛颗粒在水体中沉降性能的影响

纳米二氧化钛进入水体环境后,其存在形态可能受离子强度、pH和溶解性有机质的影响,进而影响其生态风险.因此,本文考察了纳米二氧化钛颗粒在不同环境条件下的沉降性能.结果显示,纳米二氧化钛在水体中聚集程度与体系的pH值有关,pH值偏离颗粒的等电点时,颗粒的表面电位越高,越不容易聚集;水体离子强度的增加可促进纳米颗粒聚集,而水体中广泛存在的溶解性有机质可使纳米二氧化钛颗粒在水中的稳定性增强,这与颗粒表面的扩散双电层和空间位阻的变化有关.通过对不同来源溶解性有机质的结构进行分析发现,溶解性有机质中所含的芳香性结构对颗粒稳定性的影响大于脂肪烃结构.纳米二氧化钛颗粒可在自然水体中迁移,不易沉降,因此,其对水生生态系统的影响不容忽视.     

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。     

AQS对Shewanella oneidensis MR-1还原含Cd聚合硫酸铁絮体的影响

考察了一种典型的溶解性腐殖质蒽醌-2-磺酸钠(disodium anthraquinone-2-sulfonate,AQS)存在时,典型异化铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下还原含镉聚铁絮体的过程。结果表明:AQS的存在促进了含Cd絮体中Fe(Ⅲ)的还原,也促进了Cd~(2+)的释放。相比无AQS体系,存在AQS的体系中,Fe~(2+)和Cd~(2+)达到最高浓度的时间均有所缩短,最高浓度也更高;且低浓度AQS的促进效果明显高于高浓度AQS;AQS的存在没有改变二次矿物的种类,仍是针铁矿和磁铁矿,但降低了矿物的结晶度,且AQS浓度越高,改变越明显。存在AQS的体系中,菌体结合的Cd~(2+)更多,且镉的直接释放和间接释放风险均增大,低浓度AQS体系中镉的直接释放风险更大。     

磺胺二甲基嘧啶对镉在针铁矿上吸附行为的影响

环境中抗生素与重金属的共存会使各自在土壤中的迁移转化和生态效应变得更为复杂,为了准确评估磺胺二甲基嘧啶(SMT)与重金属镉复合污染下的环境风险,采用紫外光谱法,研究了中性条件下磺胺二甲基嘧啶与镉的络合特性;采用批量振荡吸附平衡法,研究了SMT存在的条件下针铁矿对镉的吸附特性.结果表明:SMT与镉有一定的络合能力,络合常数log K值为-3.31;针铁矿对SMT和镉都有一定的吸附作用;在SMT存在条件下,针铁矿对镉的吸附容量明显增强,这可能是由于SMT改变了针铁矿表面带电情况,红外结果表明在吸附过程中形成了针铁矿-SMT-镉三元络合物.因此,在评估抗生素与重金属复合污染的环境影响时,需要考虑到污染物之间的协同效应.