模拟电镀污泥阴离子浸出液对氧化亚铁硫杆菌活性的影响

利用课题组分离得到的氧化亚铁硫杆菌WZ-1(GenBank序列登录号:JQ968461)研究电镀污泥浸出液中无机阴离子对WZ-1活性的影响,考察了Cl-、NO-3、F-这3种单一阴离子以及4种不同模拟电镀污泥阴离子浸出液对WZ-1 Fe2+氧化活性和表观呼吸速率的影响,结果表明菌株在接种量为6.7%、初始pH 2.0、温度30℃、转速150 r·min-1的条件下,浓度分别为5.0 g·L-1、1.0 g·L-1的Cl-、NO-3对WZ-1的活性没有影响;WZ-1对Cl-、NO-3、F-的最大耐受浓度分别为10.0 g·L-1、5g·L-1、25.0 mg·L-1;4种模拟电镀污泥阴离子浸出液对WZ-1活性的影响有明显差异,强弱顺序为:Cl-/NO-3/F-≥NO-3/F->Cl-/F->Cl-/NO-3.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌处理线路板行业污泥的无害化

研究了一株用于浸出线路板中Cu的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans简称:A.f菌)在高固液比下无害化处理线路板污泥的影响.实验以A.f菌为原始菌种,通过周期性的驯化培养,在不同的浸出条件下探究了生物浸出时间、培养基pH值、菌种驯化周期、固液比和硫酸亚铁浓度等因素对A.f菌浸出线路板行业污泥中有价金属的影响.结果表明:当固液比高于1:20时,溶液中高浓度的重金属对微生物浸出有抑制作用,但通过连续的驯化培养可以提高菌种的耐受性,在FeSO4·7H2O投加量为60g/L、9k培养基初始pH为0.5、浸出时间为6d、固液比为1:10的条件下, Cu、Ni和Zn的浸出率可达:78%、53%和74%.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

污泥中氧化亚铁硫杆菌的分离及其应用效果

以FeSO4.7H2O为能源物质,采用9K选择性培养基培养继以Leathen固体培养基平板接种法直接从污泥中分离出一株高度嗜酸的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)菌株该菌株适应污泥环境速度快,易于驯化.序批式试验法研究表明,接种该菌株进行污泥生物淋滤可有效溶出污水污泥中重金属.经过4～10 d的生物淋滤,Cr、Cu、Zn的最高去除率可分别达到80%、100%和100%.     

氧化亚铁硫杆菌对河口底泥中重金属的淋滤效果

从天津某铁厂附近排污河的酸性底泥中成功分离出氧化亚铁硫杆菌菌株,对其形态特征和DNA序列进行了鉴定。运用生物淋滤技术对河口底泥中重金属进行了淋滤实验研究。结果表明,氧化亚铁硫杆菌能够较快速启动生物淋滤,且接种该菌株进行底泥生物淋滤可有效溶出底泥中重金属。最佳淋滤条件为:Fe SO4·7H2O添加量为7 g/L,氧化亚铁硫杆菌的接种量为15%,硫粉添加量为3 g/L,污泥浓度为10%,温度为30℃和硫粉为3 g/L。在最佳淋滤条件下,底泥中Cu、Zn和Hg的去除率分别达到80.6%、63.9%和82.5%。     

低分子有机酸对硫杆菌活性的抑制作用及对土壤重金属脱除的影响

施用有机肥能够降低污染土壤重金属溶解性和生物可利用性,但在淹水厌氧等环境中,有机肥会分解产生大量低分子有机酸,会抑制嗜酸性硫杆菌的生物活性.通过摇瓶实验研究了低分子有机酸对硫杆菌的毒害抑制效果和不同硫杆菌对各类有机酸的耐受水平.结果表明,纯体系培养下,A.ferrooxidans和A.thiooxidans活性抑制率在72 h内达到90%以上,所需甲、乙、丙、丁酸最低浓度分别为41.2、78.3、43.2、123.4 mg·L~(-1)和81.9、230.4、170.1、123.4 mg·L~(-1).其中,甲酸对A.ferrooxidans和A.thiooxidans的抑制作用最显著,A.thiooxidans相比A.ferrooxidans对4种有机酸具有更高的耐受性.新鲜重金属污染土壤在生物酸化初期(0 h)加入4种有机酸对后续土壤酸化过程影响较小,但12 h后加入有机酸却能使土壤生物酸化基本停止,导致土壤重金属脱除率大幅度下降.这为有机肥改良重金属污染土壤的生物修复可行性提供一定理论依据.     

石墨烯是促进还是抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生长?

尽管石墨烯以其独特的光学、电学、力学特性在各大领域都具有广阔的应用前景,但其工业化使用后在环境当中的行为,特别是遗留下的石墨烯对生态系统的毒性研究则鲜见报道.因此,本文以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为目标微生物,探讨不同浓度(1、10、50 mg·L-1)石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的毒性效应.结果表明,石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的生长有明显抑制作用,且抑制作用随着石墨烯浓度的降低而增强.在石墨烯投加量为1 mg·L-1时,培养48 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.045,低于空白组的0.163;并且其可溶性蛋白含量也达到最大值1.546 mg·L-1,低于空白组的3.789 mg·L-1.不同浓度石墨烯对体系p H和ORP均存在不同程度的影响,低浓度下的石墨烯影响最为显著.此外,通过扫描电镜(SEM)和荧光显微镜分析,进一步证实Acidithiobacillus ferrooxidans能在高浓度的石墨烯上生长,而低浓度的石墨烯则会对细胞膜造成损伤,它极其尖锐的边缘是细菌失活的有效机制.因此,石墨烯的毒性具有剂量效应,这一结果可为石墨烯合理利用及评价其生态毒性提供理论依据.     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响

以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌为受体材料,通过分析培养过程中培养液pH、Fe²⁺氧化率和总铁(TFe)沉淀率研究不同浓度As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响。结果表明:As(Ⅲ)胁迫显著降低反应体系的pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率;低浓度As(Ⅴ)的加入对反应体系的pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率没有明显影响;随着初始浓度的增大,pH降幅、Fe²⁺氧化速率和TFe沉淀率也逐渐降低。As(Ⅲ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响较As(V)更明显。同一胁迫水平下,该菌对As(Ⅲ)的响应更强烈。     

As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响

以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌为受体材料,通过分析培养过程中培养液pH、Fe2+氧化率和总铁(TFe)沉淀率研究不同浓度As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响。结果表明:As(Ⅲ)胁迫显著降低反应体系的pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率;低浓度As(Ⅴ)的加入对反应体系的pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率没有明显影响;随着初始浓度的增大,pH降幅、Fe2+氧化速率和TFe沉淀率也逐渐降低。As(Ⅲ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌铁行为的影响较As(V)更明显。同一胁迫水平下,该菌对As(Ⅲ)的响应更强烈。     

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。     

硫杆菌对固化污泥中重金属浸出的影响

污泥固化后能够降低重金属的浸出风险,但是污泥中硫杆菌的活动存在再次将重金属浸出的可能。针对这种问题采用生物反应器强化固化污泥中硫杆菌的活性,研究了污泥固化前后硫杆菌的活性及重金属浸出的变化。试验结果表明污泥经过固化处理后其中的硫杆菌仍然存在一定的活性,硫杆菌的活动能够降低固化污泥的pH值同时造成氧化还原电位的升高,重金属的浸出量有所增加;但是随着固化水平的提高硫杆菌的活动受到抑制的程度越来越高,当固化水平达到5:2:2时硫杆菌已基本停止活动,不能对重金属浸出产生影响;随着固化龄期的增加硫杆菌的活性也在减弱,达到某一龄期时其活性趋于稳定,重金属浸出也趋于稳定;固化污泥中硫杆菌生物量小于某一极限值时生物沥滤难以启动,不会对重金属的浸出产生显著影响。     

温度对嗜酸性硫杆菌活性和生物成因次生铁矿物形成的影响

通过实验室摇瓶试验研究了温度对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan)氧化亚铁的活性及对生物成因次生铁矿物形成的影响.结果表明,在FeSO4-H2O-A.ferrooxidans休止细胞体系中,低温明显抑制了A.ferrooxidans菌的氧化活性.培养5 d后,10℃和28℃体系中Fe2+氧化率分别为11.81%和100%.当温度从10℃(培养7 d)调至28℃后,Fe2+氧化率在1 d内就迅速上升到95.10%.Fe2+最高氧化速率依次为:10℃(培养7 d)+28℃(2.25 h-1)>28℃(1.42 h-1)>10℃(0.81 h-1).次生铁矿物XRD图谱表明,在9K培养基中,10℃条件下较低的Fe3+供应速率更有利于无定型施威特曼石的形成.而在28℃条件下,施威特曼石优先于黄铁矾生成,且随着时间延长黄铁矾结晶度愈来愈高.通过XRD图谱和SEM微形貌特征判断,28℃下生物合成次生铁矿物主要为施威特曼石和黄钾铁矾的混合物.     

电镀污泥焚烧过程中的热分析以及重金属的迁移规律

选取一种典型的含重金属危险废弃物电镀污泥,研究了电镀污泥的热特性以及不同重金属元素———铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)和锰(Mn)在焚烧产物中的迁移和排放特征.热重分析结果表明,干电镀污泥热重的升温过程中主要有几个失重高峰:100℃,150℃和600℃,其中100℃和150℃主要是电镀污泥中的挥发酚的析出,以及一些有机物质的热解和焚烧,而600℃主要是碳酸盐分解的结果;从能谱分析可知电镀污泥主要由O,S,Al,Ca,Cr,Fe等元素,还有一些次要元素如Mg,Cu,Zn,P,Cl,C组成.升温过程中,非金属元素C和Cl有较为明显的下降,Cr,Fe,Mg在900℃以内变化不大.从迁移规律实验可知,重金属Mn、Pb、Ni和Cu在焚烧过程中随着温度升高含量逐渐降低,其中又以Ni的含量下降最为明显,而Cd则正好相反有明显的富集效应.     

酸性硫酸盐环境中菌密度对生物成因次生铁矿物形成的影响

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)促进次生铁矿物形成的现象在酸性煤矿废水(ACMD)的治理领域具有重要意义.本研究探索了A. ferrooxidans接种密度在酸性硫酸盐环境(9K培养基)中对Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率及矿物产生量的影响,同时考察了矿物合成体系矿相的变化情况.结果表明,当体系A. ferrooxidans接种密度为0.27×10⁶~5.40×10⁷ cells·mL^-1时,溶液中Fe²⁺需60~12 h氧化完全.培养至60 h,上述体系总Fe沉淀率分别达到10.7%~35.9%.不同接种体系Fe²⁺同时氧化完全时,沉淀单位质量Fe而转化的次生铁矿物量随着接种密度的增加而增大.例如,A. ferrooxidans接种密度分别为1.35×10⁶、2.70×10⁶、8.10×10⁶和1.62×10⁷ cells·mL^-1的处理在Fe²⁺同时完全氧化时刻,Fe沉淀率分别为17.6%、20.0%、24.1% 和26.5%,且沉淀1 g Fe转化的次生铁矿物量分别为2.04、2.10、2.17与2.27 g.结晶度较差的施氏矿物是次生铁矿物合成初期产生的唯一矿相,Fe²⁺完全氧化时,矿物相为施氏矿物与结晶度好的黄铁矾矿物的混合物.     

基于污泥资源化利用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)培养研究

利用废水或者废弃物培养微藻,不仅可使废弃物得到合理利用,还可为微藻培养提供廉价原料.以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为研究对象,以污泥抽提液部分或全部替代SE(selenite enrichment)培养基,研究基于污泥资源化利用的微藻细胞培养方法.结果表明,当SE培养基与污泥抽提液比例为1∶9和2∶8时,相同条件下接种蛋白核小球藻培养14 d后,在波长为680 nm下其光密度分别为0.858和0.845,显著高于其它处理,当两者比例为0∶10和10∶0时,相应光密度分别为0.571和0.247.通过测定其色素和次生代谢产物含量时发现,当SE培养基与污泥抽提液比例为2∶8时,蛋白核小球藻的叶绿素、β-胡萝卜素和蛋白质含量最高.因此,剩余污泥抽提液可以部分作为培养蛋白核小球藻的良好基质,并且其培养效果明显优于其标准培养基.在本试验条件下,蛋白核小球藻培养的最佳条件是污泥抽提液比例为80%,该条件下蛋白核小球藻的生长状况较好,并且叶绿素与蛋白质含量最高.     

多批次生物沥浸对猪粪重金属脱除及养分和脱水性的影响

猪粪重金属脱除及脱水性提升对其资源化利用具有重要意义.本研究以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)作为生物沥浸微生物,探究了多批次生物沥浸对猪粪重金属脱除及养分和脱水性的影响.研究表明,当A.f菌液与原始猪粪(含固率为3.5％)体积比为1∶1时,生物沥浸进程缓慢,而将猪...     

PM10中重金属的分布及其在模拟酸雨中的释放

运用扫描电镜-X射线能谱分析方法(SEM-EDS)和电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES),分析和测定了佛山市可吸入颗粒物(PM₁₀)及其中重金属的赋存状态和质量分布.同时研究了模拟酸雨淋溶条件下PM₁₀中重金属Cu、Pb、Zn和Cd的释放过程.结果表明,颗粒物在大气中存在的形态各异,主要以簇状集合体形式存在.PM₁₀日平均浓度为0.19 mg/m³,与国家二级标准(0.15 mg/m³)相比,超标率为79%.PM₁₀中含有一定量的Zn、Pb、Cu和Cd,其中Zn、Pb的含量要高于Cd和Cu.模拟酸雨淋溶实验显示,PM₁₀中Cu、Pb、Zn、Cd均有不同程度的释放,Cd和Zn的释放率明显高于Cu和Pb,且释放速率较快;pH值是影响4种重金属释放的主要因素,随模拟淋溶液pH值降低,重金属的释放强度显著提高.