生物矿化在重金属污染治理领域的研究进展

生物矿化通过生物代谢影响金属及类金属物质的形态分布,进而改变金属及类金属物质的生物有效性及毒性,在环境污染治理领域成为研究热点.文献计量学结果显示,2007—2017年生物矿化研究以微生物为主要对象,在纳米颗粒物和矿区修复等方面形成热点,并在环境学、生物学、化学和工程学等领域形成交叉学科.结合典型矿化菌与重金属间的矿化关联规律和微界面反应对微生物矿化中重金属的钝化机制进行归纳:①依据矿化菌与矿化产物的关联性对矿化菌进行分类,从碳酸盐、铁锰氧化物、硫化物和磷酸盐4类矿化产物角度汇总了碳酸盐矿化菌、铁锰氧化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌的代表微生物;②矿化菌通过诱导矿化的方式固定重金属离子,其中碳酸盐矿化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌可以直接促进金属矿物的形成,铁锰氧化菌生成的矿物间接吸附金属离子;③微生物矿化是由外及内的过程,细胞壁及胞外多聚物具有丰富基团,在矿化初期提供吸附和成核位点,原生质体也可以提供矿化场所,在矿化中后期继续固定游离离子.但是,由于微生物复杂的细胞结构及独特的生理习性,矿化过程的微界面反应机制研究尚显不足,需要利用生物学、矿物学、环境科学等领域的先进技术进一步的探索;同时也应开展宏观生态水平的生物矿化研究,并结合实际问题完善生物矿化在环境污染治理中的理论,为重金属污染地区的治理提供新的思路和技术.      

四川邛海滨湖公路路面径流污染及其生态风险研究

通过在雨季和旱季各2次典型降雨期间对邛海滨湖公路路面径流连续采样监测,结果表明,该路面径流的主要污染因子为SS、COD、TP、TN和Pb,旱季的径流污染程度较雨季重,主干路的路面径流污染最严重。因子分析表明,路面径流的主要污染因子为重金属和营养盐,其方差贡献率分别为64. 546%和13. 596%。潜在生态风险评估表明,路面径流中重金属平均潜在生态风险处于轻微级别,6种重金属中除Pb在主干路达到中等风险外,其余均为轻微风险。     

四川盆地裸土起尘中颗粒物及重金属的赋存特性

为探索四川盆地裸土起尘中颗粒物及重金属的赋存特性,构建了"阳离子型污染物土壤表层运移行为研究系统",在系统模拟风速条件下进行裸土起尘试验,分析了起尘中各级粒径颗粒物的质量浓度、地面尘的沉降量随纵向的分布特征,并重点分析了起尘中颗粒物的尺寸效应与重金属含量、矿物组成的变化关系。结果表明:四川盆地裸土起尘初期1~5h内,颗粒物的浓度较高,污染较为严重;距起尘源1~2m区域内降尘质量最多,占地面尘总量的30%左右;铅(Pb)、铬(Cr)和砷(As)3种重金属元素在不同粒径颗粒物中的浓度水平具有明显的差异,在试验粒径范围内随着颗粒物粒径的减小,3种重金属元素的含量增加,呈现负相关关系;各级粒径颗粒物中矿物组成基本相同,主要由伊利石、石英、钠长石、绿泥石、方解石5种矿物组成,但颗粒物的粒径越细,黏土矿物(伊利石+绿泥石)的含量越多,对重金属离子的吸附能力越强。     

硫酸盐还原菌的分纯及对Cd2+钝化研究

该研究从土壤中分离纯化得到1株耐镉性较好的细菌,通过对其生长特性、菌液Cd~(2+)浓度变化及矿化产物特性分析,探究菌株对Cd~(2+)的钝化行为及去除效果。结果表明,实验菌株初步被确定为硫酸盐还原菌(SRB)。SRB的去除效果随Cd~(2+)浓度增大而降低。在其生长过程中液相pH不断升高,有利于诱导合成硫化镉。当Cd~(2+)初始浓度为10 mg/L时,菌株对Cd~(2+)的去除率达到95%。此时,SRB的适应性最强且钝化效果稳定。Cd~(2+)初始浓度为40 mg/L时,菌株对Cd~(2+)的去除率为75%。通过SEM-EDS和XRD表征确定其矿化产物为硫化镉。研究显示,SRB可以有效钝化游离态的重金属离子,有望为突发性、高浓度重金属污染地区的原位治理提供新的思路。