酸性矿井水中微生物群落探讨及其在生物修复的应用分析

针对酸性矿井水治理难题,分析了酸性矿井水的形成机制,探讨了酸性矿井水中原核生物和真核生物种类及作用,总结了微生物修复技术的应用实例。分析表明：以微生物主导的生物氧化作用是加速酸性矿井水氧化的主要原因;古细菌、细菌等原核生物对水中矿物元素进行氧化作用,部分原生动物、藻类和真菌等真核生物能减缓水质污染;充分利用微生物的生理代谢作用可强化修复效果,结合源头控制与末端治理的生物修复技术是未来研究的重要方向。     

酸性矿井水的形成与组成

硫铁矿在有水有氧的条件下被氧化和有机硫被氧化细菌分解均产生酸性矿井水，在还原细菌作用下，Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+继续氧化硫铁矿也产生酸性矿井水。酸性矿井水中的金属离子如Al3+、Mn2+、Zn2+、Cu2+等，或因酸性矿井水的溶解作用或因它们的硫化物被氧化形成；酸性矿井水中的主要阴离子是SO2-4和少量的Cl-，当酸性矿井水的酸度不足以中和地下水的碱度时，还有不定量的HCO-3、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等来源于地下水，且高于地下水中这些离子的浓度。     

煤矿酸性矿井水研究进展

中高硫煤在开采及开采后的相当长时间内，煤层，围岩中的硫化物矿物与氧气和水接触，极易产生大量的酸性矿井水，对矿业生产和生态环境造成严重危害，本文在全面综合国内外相关研究文献的基础上，分析了酸性矿井水的水质特征，分布情况，形成机制，衰减规律及工程治理等方面研究的进展，并较为详细地论述和分析了今后的研究重点内容和发展方向，即在深入研究酸性矿井水水文地球化学的基础上，加强酸性矿井水环境学和治理新工艺方面的研究。     

环境中生物氧化锰的形成机制及其与重金属离子的相互作用

微生物参与形成的锰氧化物是环境中一种高活性的锰氧化物.研究表明,锰氧化菌主要通过分泌多铜氧化酶来氧化Mn(Ⅱ)而形成锰氧化物.微生物形成锰氧化物过程的主要初级产物是与δ-MnO₂或与酸性钠水锰矿类似的层状锰酸盐.生物氧化锰是环境中重要的吸附剂、氧化剂和催化剂.通过吸附、氧化作用,生物氧化锰影响着重金属离子在环境中的迁移转化,在重金属元素生物地球化学循环中起重要作用.研究锰氧化物的生物形成过程、生物氧化锰的结构特征及其与重金属离子之间的相互作用,对于了解生物氧化锰在重金属元素生物地球化学循环过程中的作用以及在重金属污染修复中的应用有着重要意义.本文综述了环境中生物氧化锰的形成机制、性质、结构特点及其吸附、氧化重金属离子的机制.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术

酸性矿井水是煤矿区环境地质灾害的一种重要类型。煤矿酸性矿井水是煤矿开采中由于硫铁矿与空气、水接触,在微生物作用下经过一系列地球化学反应产生的一种危害矿井生产、破坏生态环境的有害矿井排水。文章首先分析了酸性矿井水的形成机理,然后从酸性矿井水的危害入手,分析评价酸性矿井水各种处理方法的优缺点,并对酸性矿井水的处理技术进行总结,最后展望酸性矿井水处理的未来发展方向。     

硫化物矿物氧化反应动力学实验研究现状及进展

硫化物是自然界中常见矿物,在铅锌矿床中分布极其广泛（如黄铁矿、闪锌矿和方铅矿等）,矿产资源的开采利用,使其大量暴露于地表,与Fe^3＋、溶解氧等发生氧化作用,释放出大量酸性废水（AMD）和重金属元素等有害物质,导致局部表生地球化学异常和环境污染。因此硫化物矿物氧化动力学实验研究对于表生成矿作用和矿山环境污染治理方面具有...     

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

硫化物矿山尾矿缓释抑菌剂滴丸的制备及性能测试

为阻止或减缓嗜酸性硫氧化菌对硫化矿物的氧化,研究了十二烷基磺酸钠(SDS)对广东韶关大宝山多金属尾矿区分离出的氧化亚铁硫杆菌的杀菌效果.为提高抑菌剂的有效利用率,采用滴制法将其制备成具有缓释功能的抑菌剂滴丸,并分析了抑菌剂滴丸的表面特征、元素组成及缓释性能.结果发现:滴制法可以把SDS均匀地分散在以醋酸纤维素为骨架的缓释滴丸内部;滴丸的载药率可以达到40%以上;实验周期内杀菌成分可在酸性溶液中持续缓慢溶出,溶液中ρ(SDS)逐渐升高.氧化亚铁硫杆菌摇瓶浸矿结果显示:使用抑菌剂缓释滴丸后,实验周期内溶液的pH值、Eh变化幅度较小,而且Zn2+、总Fe的溶出率分别比未加滴丸的处理低61.37%、84.44%,缓释杀菌作用显著.     

锑矿开采条件下矿井水酸化过程分析

矿山开采过程产生的酸性排水及其携带的重金属对生态环境造成了严重的危害,其防控的关键在于控酸,因此矿井水酸化过程的解析可为矿山酸性排水的源头防控提供理论依据。本文以独山半坡锑矿为研究区,采集矿井内部不同区域水体样品32件,通过对水体酸化的矿物端元解析和重金属的共氧化过程、离子水解过程以及不同类型矿井水的混合过程分析,揭示了矿井水的酸化过程。结果表明,矿井内辉锑矿与黄铁矿的氧化使流经的矿井水具有低p H和高硫酸根的特征,与未受矿业活动影响的地下水具有明显差异。在矿井水流动过程中,Sb(Ⅲ)与Fe(Ⅱ)的共氧化过程消耗了氢离子,不同水体混合过程中碳酸氢根对酸的缓冲作用明显,以上过程延缓了矿井水的酸化;由于水体酸化使Al、Mn、Fe等离子溶出,而这些离子可能发生的水解过程加速了矿井水的酸化。     

矿井水及其净化方法(续)

四、矿井水的中和酸性水主要发现在基日洛夫矿区以及顿徨茨、卡拉干达和伯绍拉矿区的某些矿井中。从含水水平和地表流入井下坑道的中性水与弱碱性水,在采空区的流动过程中,由于与冒落岩石和丢煤中的黄铁矿相互作用而形成硫酸,这些硫酸在水中富集。矿井中的酸性水,因腐蚀排水设备、钢轨和其它矿井设备,使排水工作大为复杂     

对煤矿酸性水治理途径的探讨

一、煤矿酸性水的形成: 酸性矿坑水的形成和煤中含硫物质的氧化有密切关系。在自然状态下,煤里都含有一定量的硫。硫可分为游离态和化合态两种。游离态的天然硫存在于地壳的岩石里。化合硫分布     

二氧化氯去除矿井水中硫化物的应用研究

根据氧化还原原理,二氧化氯具有很强的氧化性,能够有效地去除矿井水中的硫化物,二氧化氯投加浓度越高,矿井水中硫化物的去除率也越高。某矿井水处理工程,二氧化氯投加量为40mg／L,矿井水中硫化物含量可由6mg／L降至0．1mg／L,去除率达98％以上,处理后矿井水中硫化物的含量可以满足排放和回用要求。     

煤矿酸性矿井水的治理方法与探讨

煤矿酸性矿井水具有强腐蚀性,并含有多种重金属离子,直排对生态环境破坏严重。本文主要介绍了人工湿地法、微生物法与中和法处理酸性矿井水治理方法,并对目前国内技术最成熟、应用最广泛的石灰乳中和法进行了重点阐述和探讨。     

煤矿酸性矿井水处理方法研究

某些煤炭资源的开采不可避免地将伴随着含铁、锰酸性矿井水的外排。论述了含铁、锰酸性矿井水的形成机制,对中和法、人工湿地法、微生物法等几种酸性矿井水处理工艺进行比选,提出了适宜以中和法为主体对煤矿酸性矿井水进行处置,并对石灰石中和法、石灰中和法、石灰石-石灰联合中和法处理酸性矿井水进行了分析研究。     

煤矿酸性水产生机理及预测防治研究

煤矿酸性水是由于煤层开采后改变了原来的物理化学环境,从而使煤层中硫化矿物如黄铁矿等的氧化而产生的,这一氧化过程是由微生物参与下完成的,为了揭示煤矿酸性水产生的机理,我们进行了室内模拟实验,并进行了预测防治研究。1 微生物的分离培养及特性研究 我们首先从煤矿中取样(水样、煤样、煤泥样),在实验室进行微生物的分离培养,获得了PZ     

酸性矿山废水库周边土壤微生物多样性及氨氧化菌群落研究

采集了安徽某铁矿酸性矿山废水库周边土壤样品,测定其理化参数,并采用分子生物学方法分别研究了土壤中细菌和古菌群落组成以及驱动氨氧化作用的微生物类群.结果表明,该土壤样品受到酸性矿山废水严重污染,pH低于3,铁铝等金属含量很高.细菌的16S rRNA基因文库覆盖11个类群,其中酸杆菌门(Acidobacteria)占主导地位,丰度达47.4%;疣微菌门(Verrucomicrobia)为第二大门类,丰度为18.9%.样品中含有大量嗜酸的细菌类群,如Candidatus Koribacter versatilis和Holophaga sp.等.古菌的16S rRNA基因文库仅覆盖2个类群,分别为奇古菌门(Thaumarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota),奇古菌门占绝对优势地位.该土壤样品中的氨氧化作用可能主要由奇古菌门的氨氧化古菌所驱动,且该区域存在新的氨氧化古菌类群.     

纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响

为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于b-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.     

纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响

为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于?-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.     

油田水驱采出液硫酸盐还原菌群活性生态抑制效能及其群落演替分析研究

油田硫酸盐还原菌的大量繁殖,严重的影响了生产。研究从生态抑制的角度,运行厌氧的ABR反应器,投加生态抑菌剂,进行连续流试验。结果表明,加入生态抑制剂后,硫酸根浓度降低,产生的硫化物浓度低于0.3 mg/L以下,氧化还原电位由-300 m V变为-50 m V左右,pH值和碱度变化不大,对反应系统影响较小。生态抑制前后微生物图谱变化显著,由硫酸盐还原菌群变为以反硝化为主的功能菌群,生态抑菌剂实现了硫酸盐还原菌群的活性抑制。