土壤中磁铁矿对Cr(Ⅵ)还原菌吸附行为的研究

土壤矿物和土壤微生物都是土壤环境的重要组成部分.土壤中存在的Cr(Ⅵ)还原菌在矿物上的吸附行为可能会影响土壤中Cr(Ⅵ)的还原及铬的迁移.研究选取土壤中典型矿物(磁铁矿)为研究对象,探讨了其对Cr(Ⅵ)还原菌QH-2的吸附行为.在试验过程中,测定不同pH值条件下磁铁矿对菌株的吸附量及Zeta电位.使用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪对吸附菌株后的磁铁矿进行表征.结果表明:磁铁矿可以吸附菌株QH-2,且吸附后晶体结构没有改变;菌株同磁铁矿的吸附在接触1 h后基本达到稳定,且磁铁矿对菌株的最高吸附量能达到129 mg/g.随pH值变化(6～10),磁铁矿对菌株吸附量先上升后下降.傅立叶变换红外光谱图表明磁铁矿吸附菌株后,特征峰位置无明显变化.研究表明磁铁矿能有效地吸附菌株QH-2,且二者吸附以静电作用为主,不涉及价键变化.     

铬污染土壤的固化稳定化及药剂还原的修复研究

采用室内模拟试验的方法,研究使用水泥为固化剂,石灰、粉煤灰为稳定剂,FeSO_4·7H_2O,Na_2S·9H_2O,Na_2SO_4为还原剂时,不同养护时间(5,7,14,21,28 d)、固化剂/稳定剂/还原剂不同添加量对铬污染土壤中六价铬浸出浓度的影响,来模拟对某铬污染产地的修复情况;并进行正交试验,得出最佳修复工艺。结果表明,随养护时间增加,添加固化剂、稳定剂可以固化/稳定化土壤,降低铬污染土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度,养护28 d期间,添加固化剂、稳定剂的土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度分别降低了99.4%~99.9%,64.3%~99.2%,3%~76.2%。在养护28 d时,随固化剂、稳定剂、还原剂的添加量增加,固化、稳定、还原效果相应增强,土壤Cr(Ⅵ)浸出浓度达到场地表层土壤的修复目标值45.37 mg/kg。正交实验表明最佳修复工艺为每修复200 g污染土壤,添加200 g水泥,100 g石灰,1.75倍的理论反应量硫酸亚铁。相关分析表明,固化剂水泥、稳定剂石灰的使用能够固化稳定铬污染土壤的Cr(Ⅵ),还原剂硫酸亚铁能将Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ),从而达到修复铬污染土壤的目的。     

二次回归正交旋转组合优化硫酸盐还原菌处理高浓度含铬废水研究

从皮革工业园区沉淀池污泥中分离出对六价铬有高耐受性和强还原力的硫酸盐还原菌(SRB),经形态特征观察、常规生理生化测定、16S r DNA测序和系统进化树构建,确定为脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。选取1株SRB降铬菌株(CR-1)为研究对象,运用单因素试验研究温度(X1)、p H值(X2)和菌废比(X3)等条件对CR-1去除Cr(VI)的影响。在单因素试验的基础上,运用二次回归正交旋转组合对Cr(VI)去除条件进行优化,并建立正交回归模型。结果表明,当温度为35℃、p H值为7.1、菌废比为1∶4时,Cr(VI)去除率最佳,理论值可达到99.9%。根据方程估算降铬菌株CR-1的最大Cr(VI)还原量为201.98 mg/L,实际24 h内对Cr(VI)还原量为187.4 mg/L,动力学方程估算的最大还原量与实际还原量相差14.58 mg/L,表明菌株CR-1的降铬能力较好。     

外源微生物对土壤中烟嘧磺隆的降解作用研究

为了探索外源微生物N80(Serratia marcecens)对烟嘧磺隆污染土壤生物修复的可行性,在实验室条件下,分析了温度、土壤pH值、接菌量、农药初始质量比等因素对N80降解烟嘧磺隆效果的影响.同时以小白菜、甜菜、菠菜为供试作物,采用室内盆栽试验法处理污染土壤,液相色谱仪(UVD)测定土壤中烟嘧磺降残留量.结果表明:1)向污染土壤中添加外源微生物菌株N80可以促进土壤中烟嘧磺隆的降解,第30d时,最高降解率可达79.7％;2)N80降解污染土壤中烟嘧磺隆的最适宜条件为25℃,pH=7.0,接种量108 cfu/g,初始质量比10mg/kg.研究表明,向污染土壤中接种一定量的外源微生物菌株N80可以有效降低土壤中烟嘧磺隆的残留量,减轻烟嘧磺隆对敏感作物的药害,达到了预期的生物修复效果.     

光合细菌对土壤中呋喃丹的生物降解

以一株降解呋喃丹的光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)H菌株为材料,考察了其在实验室模拟条件下降解土壤中呋喃丹的影响因素及其动力学过程.结果表明,该菌降解呋喃丹的最适条件为:温度30℃,pH=7.0,接种量107个/g.在最适条件下,H菌株对初始质量浓度为5.0～25 mg/kg呋喃丹的降解反应均符合一级动力学特征.可以将其应用于呋喃丹污染土壤的生物修复.     

高效石油降解菌的筛选、鉴定及其配比优化的研究

从克拉玛依地区石油污染土壤中分离筛选出4株高效石油降解菌S1、S2、S5和S8,经形态观察、生理生化反应和分子鉴定,确定4株菌分别为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。为了提高对石油的降解效率,对4株菌的添加比例进行了响应面的优化。结果表明,当石油含量为1.5 g时,菌种S1、S2、S5和S8接种量分别为0.21 g、0.22 g、0.41 g和0.22 g时的石油降解率达到最大值。在该条件下石油降解率预测值为60.17%,验证值为60.10%。     

BDE209好氧降解菌的筛选及降解特性研究

为了有效修复广东省贵屿镇环境中十溴联苯醚(Pentabromophenyl ether,BDE209)的污染,从该地区的环境样品中筛选出1株在好氧条件下以BDE209为唯一碳源和能源生长的降解菌J-1,根据菌株的形态特征、生理生化特征以及16S rDNA序列分析,鉴定为苏云金芽孢杆菌( Bacillus thuringiensis ).通过考察不同的环境因素对菌株生长及其降解能力的影响,确定该菌适宜的生长条件为:pH=6.0～9.0,温度30 ℃,溶氧量4.55～7.50 mg/L.降解BDE209的最佳条件为:pH=8.0,温度30 ℃,溶氧量5.94 mg/L.投菌量的增加能较大幅度地提高该菌对BDE209的降解效果.不同的共代谢底物对菌株降解BDE209有不同的影响,乳糖和蔗糖能促进其对BDE209的降解.当体系中存在低质量浓度的Cd2+时(≤5 mg/L),该菌对BDE209的降解效果得到提高.     

砜嘧磺隆降解菌的分离及特性研究

为了进行砜嘧磺隆污染的生物修复,从农药厂废水排放口的污泥中,通过富集培养和平板稀释法,分离筛选出一株具有较强降解砜嘧磺隆特性的菌株N2.通过形态观察及生理生化试验对其进行鉴定,同时对其性质进行了初步研究.结果表明,该菌株为沙雷氏菌属(Serratia marcecens);该菌株降解砜嘧磺隆的最适温度为30～35 ℃,最适pH值为6.0,适宜接种量(预培养24 h,离心后用缓冲液洗涤的菌种OD_600值为0.897)为1.0%(V/V),在72 h内对20 mg/L的砜嘧磺隆降解率为93.71%;随砜嘧磺隆质量浓度升高,降解率下降.研究表明该菌株有很好的实际应用价值.     

铬渣-煤矸石砖中Cr(Ⅵ)解毒机理研究

铬渣因所含Cr(Ⅵ)具有强氧化性而会对环境造成严重污染.本文采用自养煤矸石砖焙烧技术对铬渣进行无害化治理,对不同铬渣掺量的铬渣-煤矸石砖,进行铬的浸出毒性分析.通过试验得出,除铬渣掺量为15%的砖中六价铬浸出浓度超标外,其余铬的浸出浓度均小于国标规定,铬的解毒率都在95%以上.此技术对Cr的还原解毒为,在高温熔融条件下,煤矸石中的碳及随后产生的CO、H2、CH4等还原性物质与Cr(Ⅵ)化合物发生反应.铬渣、煤矸石及砖的X-粉晶衍射物相分析表明,砖中Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ)后,以类质同相方式进入辉石、尖晶石、铝硅酸盐等稳定物相,得以固化解毒.因此,还原后Cr的存在形式稳定,可以经受恶劣自然环境而不会重新溶出和造成二次污染,作为建材,可以安全利用.     

Cr(Ⅵ)的微生物还原去除机理与应用研究进展

重点分析了Cr(Ⅵ)的微生物还原去除研究现状,包括报道发现的部分Cr(Ⅵ)还原菌种类及特性、微生物还原Cr(Ⅵ)的机理(电子供体、碳源、还原途径等)以及微生物还原在Cr(Ⅵ)污染水体治理中的应用研究进展,进一步探讨了该领域今后的研究热点与方向。     

太湖芦苇荡底泥中藻毒素降解菌的筛选及其特性研究

针对连年蓝藻暴发造成的饮用水源水微囊藻毒素(Microcystins,MCs)污染问题,从蓝藻暴发时期江苏太湖百渎港芦苇荡的底泥中筛选出一株MC-LR降解菌,命名为CQ5,对该菌株进行形态观察、生理生化试验及16S r DNA分子鉴定,并考察pH值和接菌量对其增殖和降解MC-LR的影响。结果表明,菌株CQ5在系统发育分类学上与耐硼赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus boronitolerans)亲缘关系最近,两者同源性高达99%;菌株能以MC-LR为碳、氮源进行生长,且耐弱酸弱碱;当pH值为7,接菌量为3%时,菌株的增殖及降解效果最好,6 d内可使初始质量浓度为14.12μg/L的MC-LR降至1.68μg/L,降解率达87.96%。     

粉煤灰合成沸石对铬污染土壤中Cr(Ⅲ)的吸附稳定化效果及机制研究

为解决Cr(Ⅲ)对土壤的污染问题,采用碱熔水热法制取粉煤灰合成沸石,研究沸石掺量、反应时间、水分质量分数、初始pH值和Cr(Ⅲ)初始质量比等因素对合成沸石吸附稳定化铬污染土壤中Cr(Ⅲ)效果的影响,建立吸附等温线模型和吸附动力学方程,并进行微观表征和吸附稳定化机制分析.结果表明,粉煤灰合成沸石对污染土中Cr(Ⅲ)有良好的吸附稳定化效果.当沸石掺量为15％、水分质量分数为26％、pH值为5～9时,对Cr(Ⅲ)进行稳定化修复效果好.Cr(Ⅲ)的毒性浸出随Cr(Ⅲ)初始质量比增加而增大,随反应时间延长先逐渐减小而后趋于稳定.动力学及热力学拟合结果表明,准二级动力学模型及Langmuir等温模型可以解释Cr(Ⅲ)在合成沸石上的吸附行为,其中影响吸附速率的主要因素为膜扩散.SEM、XRD等微观分析结果显示粉煤灰合成沸石后,其结构发生明显变化,比表面积增大,有利于对Cr(Ⅲ)吸附稳定化.合成沸石吸附稳定化污染土中Cr(Ⅲ)的机制是离子交换、静电引力、沉淀等物理及化学吸附作用综合的结果.     

形态分析中铬的价态变化及其有效态预测

为了判定连续浸提法的准确度和重金属污染评价的可信性,选择铬元素为目标重金属,以Tessier连续浸提法中的第三步和第四步使用的浸提剂盐酸羟胺(NH_2OH·HCl)和双氧水(H_2O_2)分别作为还原剂和氧化剂,研究铬的形态分析中三价铬(Cr3+)和六价铬(Cr~(6+))相互转化的可能性与可进行程度。此外,以铬渣为原料,考察pH值、温度和振荡时间对铬渣中铬有效态浸出量的影响。结果表明,NH_2OH·HCl在pH值为2~6时均可将Cr~(6+)还原为Cr3+,还原度达90%以上,由此会低估Cr~(6+)的潜在危害。pH值小于7时,Cr3+仅作为催化剂加快H_2O_2的分解,Cr3+含量几乎不变。将pH值、温度和振荡时间对铬离子的浸出影响关联为单因素和双因素数学模型,可预测不同条件下铬渣中Cr~(6+)和总铬(TCr)的浸出量。     

零价铁基可渗透反应墙技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究进展

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术原位处理污染地下水是地下水治理领域的重要研究方向之一，以零价铁为填料的PRB在去除Cr(Ⅵ)污染地下水时具有显著优势。归纳总结了零价铁基PRB治理Cr(Ⅵ)污染地下水的反应机理，包括还原(主要作用)、吸附、共沉淀、微生物作用和铁腐蚀，并指出目前存在的反应性差和沉淀堵塞问题。硫化改性、双金属改性、负载碳材料和材料复配增强了零价铁对Cr(Ⅵ)的反应性能。耦合微生物菌(Cr(Ⅵ)还原菌、铁还原菌和硫酸盐还原菌等)治理方法由于更加绿色而受到越来越多的关注，但需注意微生物生长堵塞问题。电动治理技术强化了PRB被动捕获污染羽的能力并增强了PRB寿命。介绍了零价铁基PRB的渗透性能，并考虑水文地质条件、副反应以及二次污染等问题，以对未来研究做出展望，为零价铁基PRB技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究与应用提供参考。     

多溴联苯醚好氧降解菌GH10的筛选及降解特性研究

从污水处理厂活性污泥中筛选得到一株多溴联苯醚好氧降解菌,命名为GH10.根据菌株形态特征、生理生化特性、16S rDNA基因序列及系统发育树分析,鉴定为长野雷夫松氏菌(Leifsonia shinshuensis).该菌能够利用十溴联苯醚作为唯一碳源生长,它对十溴联苯醚的降解率用HPLC法测定.十溴联苯醚质量浓度为10～50 mg/L时,降解效果较好,在十溴联苯醚初始质量浓度为50 mg/L、温度为30℃、摇床转速为150 r/min的条件下避光培养5d,菌株GH10对十溴联苯醚的降解率可达到59.24％.降解十溴联苯醚的最适条件为温度30℃,pH值7.0,接种量10％,相同条件下添加外加碳源葡萄糖可提高其降解率到90.08％.通过对十溴联苯醚降解动力学的模拟发现,添加外加碳源葡萄糖可以将十溴联苯醚的半衰期从3.91 d缩短至1.45 d.     

某铬矿山地下水中Cr(Ⅵ)的形态模拟

为研究某铬矿山周边地下水中Cr(Ⅵ)离子的形态分布情况,在地球化学软件PHREEQC自带数据库基础之上对其加以改进,建立了关于Cr的反应数据库。将建立的数据库嵌入软件中,以模拟该污染厂址在不同pH值对Cr(Ⅵ)离子形态分布的影响为实例,将其模拟结果与Visual MINTEQ软件模拟结果进行对比来验证数据库建立的准确性。结果表明:pH值对地下水中Cr(Ⅵ)离子形态分布的影响较大,其结果与Visual MINTEQ软件模拟结果基本保持一致,该数据库的建立很好地改善了PHREEQC本身数据库的缺陷。研究结果将有助于PHREEQC模拟Cr(Ⅵ)在地下水中的物理化学反应、迁移转化规律,同时也将为各种形态的Cr(Ⅵ)离子在地下水中健康风险分析评估等提供支持和指导。     

油污土壤修复过程水溶性有机物光谱特性研究

利用石油污染土壤中筛选出的2株石油降解菌(铜绿假单胞菌和凝结芽孢杆菌)修复油污土壤,采用紫外光谱法和三维荧光光谱法对油污土壤修复过程中的水溶性有机物(DOM)变化进行了半定量分析.结果表明:1)紫外光谱分析中接种外源微生物前后油污土壤DOM的SUVA254值和ABS285值均有不同程度的减少,说明DOM相对分子质量降低,含有的芳香族和不饱和共轭双键结构减少,其芳构化程度降低;2)随着油污土壤生物修复的进行,与未接种石油降解菌的土壤相比,投加降解菌的油污土壤中水溶性有机物芳香族类蛋白质含量呈降低趋势,紫外区类富里酸呈增加趋势.荧光光谱半定量分析结果表明,接种外源微生物可明显减小石油污染土壤中水溶性有机物的芳构化程度.     

离子交换耦合膜分离技术回用电镀废水中Cr(Ⅵ)技术研究

为实现电镀废水中6价铬离子(Cr(Ⅵ))回用,将纳滤技术与离子交换技术耦合,建立了1 m3/h中试试验装置.含Cr(Ⅵ)废水经离子交换纤维吸附处理,出水Cr(Ⅵ)质量浓度≤0.08 mg/L,可达标排放;将离子交换纤维吸附饱和后再生,获得5 000 mg/L以上Cr(Ⅵ)浓缩液,同时含有Cl-.采用纳滤膜处理该浓缩液,将Cr(Ⅵ)与C1-分离.对比研究了运行压力和离子质量浓度对分离效果的影响,由此筛选较适宜膜产品.结果表明:进水Cr(Ⅵ)质量浓度为3 680 mg/L,Cl-质量浓度为16 049 mg/L,运行压力为0.7 MPa,Cr(Ⅵ)截留率为80％,Cl-完全透过;溶液pH=8和pH=11时纳滤膜对Cr(Ⅵ)、Cl-分离效果无显著差异;经过60d试验纳滤膜的脱盐性能无衰减.将离子交换与纳滤技术耦合,连续运行,能获得Cr(Ⅵ)质量浓度为3 200 mg/L、Cl-质量浓度为20 mg/L的浓缩液.研究表明,集成工艺整体可行,具有潜在应用价值.     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

固定化微生物降解石油的影响因素研究

为研究以天然有机材料为载体的固定化微生物降解石油的效果,使其应用于修复石油污染物成为可能,选取高效石油降解单株菌SM -1和混合菌MM -7为试验菌株,并以天然有机材料为载体,采用吸附法制备固定化微生物,考察不同材料载体YJ-07和YJ-05的固定化微生物的降解性能以及不同环境因素,包括pH值、初始油质量浓度、接种量、盐(NaCl)质量浓度对游离菌和固定化降解菌的石油降解率的影响.结果表明:固定化菌MM - 7(YJ-07)的石油降解率为59.6％,比固定化菌MM -7(YJ -05)高2.3倍;固定化菌对石油的降解效果明显优于游离菌,降解率较游离菌提高10％ ～43％,对环境因素的变化有更强的耐受性;各单株固定化菌与游离菌最适宜条件为pH=7～8,盐质量浓度5～7 g/L,石油质量浓度1～7 g/L,接种量10％～20％;混合菌的降解效果略好于单菌.