一种微生物固结污染体系中Cu~(2+)的研究

利用碳酸盐矿化菌在底物诱导下的酶化作用,分解产生碳酸根离子,矿化固结环境(土壤、水体)当中的游离重金属离子,减少其危险。文章以Cu2+溶液模拟重金属离子污染体系,进行微生物矿化试验,研究过程中发现,铜离子并非转化成为单一的碳酸铜沉积固结,而是生成以Cu2(OH)2CO3为主的混合矿化产物。文中对CuCl2、CuSO4体系中产生的矿化产物进行了XRD、SEM、TG分析,并对生成原因和机理进行了研究。并对这种利用微生物矿化原理来修复重金属污染的方法进行了初步探讨。     

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。     

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.      

碳酸盐矿化菌固结Pb2+的生物矿化

为了研究碳酸盐矿化菌在修复重金属污染过程中的生物矿化作用及其在不同污染体系下对生物矿化的影响,以从南京栖霞山土壤中筛选出的一株耐受Pb的碳酸盐矿化菌株——Bacillus cereus Pb₂₁为研究对象,选用葡萄糖作为底物,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对其矿化产物进行表征.结果表明:碳酸盐矿化菌可以利用2%葡萄糖底物诱导下的酶化作用将游离态Pb2+转变为稳定态PbCO₃,从而达到修复环境中Pb2+污染的目的.不同污染体系下的生物矿化分析结果显示,随着pH的升高,矿化产物的平均粒径也在变大,由pH为3时的约24 μm增至pH为9时的99 μm.而且,当环境溶液为中性或碱性(pH为7、9)时,矿物生成的速度较快,结晶较好,Pb2+的固结率达到90%以上;而当pH较低(pH为3、5)时,晶体不易成核生长,Pb2+的固结率低于60%.ρ(Pb2+)对Pb2+固结率的影响差异较小,几乎都在90%以上,但是其对矿化产物结构形态的影响较大,随着ρ(Pb2+)的增加,矿化产物的形态越清晰,对微生物矿化固结重金属形成矿化产物也越有利.      

硫酸盐还原菌在废水厌氧治理中的应用分析

主要研究硫酸盐还原菌在废水厌氧治理中的应用。详细了解了硫酸盐还原菌进行硫酸盐和重金属离子还原的机理,并介绍了重金属离子废水的厌氧处理、有机硫酸盐废水处理、酸性矿山废水的厌氧治理三种硫酸盐还原菌在废水处理中的典型应用,硫酸盐还原菌厌氧治理是一种前景广阔的废水处理方法,对控制废水排放、保护环境有着重要意义。     

固氮菌和纤维素分解菌的混合培养及其对生活垃圾降解的影响

对筛选的自生固氮菌和纤维素分解菌进行混合培养，研究了菌数与菌液含氮量的变化情况．初步探索了在两种菌混合作用下对生活垃圾的分解作用及增肥效应的影响。实验证明：两种菌在一定情况下能相互利用、相互依存，经混合培养后发酵液的含氮量增高，菌数增加。在两种菌液混合作用下可以加速生活垃圾的降解，同时提高其含氮量，且含有大量的具有生物活性的固氮菌和纤维素分解菌，可作为生物活性有机肥料。     

金属离子对青霉素菌渣吸附性能的影响及其机理探讨

采用比表面积分析(BET)结合傅里叶红外光谱法(FTIR),以及X射线光电子能谱分析(XPS),对青霉素菌渣吸附青霉素机理进行研究,同时比较了金属离子存在下对其吸附性能的影响。结果表明,青霉素菌渣中多糖类、氨基酸类以及纤维类均参与反应。金属离子的存在对青霉素菌渣的吸附特性有强化作用。青霉素菌渣的氨基、羧基和酰胺基均参与吸附,形成青霉素菌渣-青霉素-金属离子三元共聚物,菌渣官能团与青霉素存在cation-π作用,构成青霉素吸附机制。     

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.     

产酸-硫酸盐还原系统中产酸菌的发酵类型及其与SRB的协同作用

通过间歇实验和连续流试验 ,探讨了利用产酸相处理硫酸盐有机废水时产酸菌 (AB)的主要发酵类型、硫酸盐还原菌(SRB)对底物的利用规律以及系统中这两大菌群间的协同关系 .间歇实验结果表明 ,AB的液相末端产物中乙醇占 3 5 6 %、乙酸占 3 7 7% ,同时有氢气产生 ,属于乙醇型发酵类型 .SRB容易利用的底物为氢气、乙醇和乳酸 ,不易利用乙酸、丙酸和丁酸 .SRB将乙醇转化为乙酸 ,而乙酸极少被继续转化 ,导致反应器内出现乙酸积累现象 .连续流试验结果表明 ,系统中硫酸根还原效果与产酸菌和硫酸盐还原菌的协同作用状态密切相关 :当产酸菌和硫酸盐还原菌处于较好的协同作用状态时 ,系统对硫酸根的转化率较高 ;反之则使硫酸根的转化率降低     

典型紫色土亲和性溶磷菌的筛选及促生效应研究

土壤性质是影响溶磷菌发挥其对土壤磷素转化与循环的重要因素,研究土著溶磷菌对土壤磷有效性的影响,可为该地区作物的提产保质、环境改善提供参考依据。该研究拟以不同性质紫色土为研究对象,采用稀释平板法筛选出具有紫色土亲和性的溶磷菌(PSB)菌株,研究溶磷菌菌液浓度对黄瓜幼苗的促生效果及土壤磷组分转化的影响。结果显示:16S rDNA基因测序鉴定P6菌株为解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica),其溶磷能力与溶液pH呈显著负相关关系(p0.05),初步判定菌株通过产酸来释放土壤中的难溶性无机磷。盆栽实验结果表明黄瓜幼苗生物量从大到小分别是:磷肥高浓度P6菌液中浓度P6菌液低浓度P6菌液CK,高浓度菌液于酸性、石灰性和中性土壤中对黄瓜幼苗的促生效果达到了磷肥促生效果的87.92%、84.19%和84.49%,但其对Ca-P的转化率仅达到磷肥处理的66.7%、80.44%和58.18%。研究表明,添加不同浓度的溶磷菌菌液对黄瓜幼苗均有一定程度的促生效果,较直接施加磷肥而言,添加高浓度菌液对作物的促生效果差距较小,而更为突出地降低了土壤磷素的淋失风险。     

桂林毛村岩溶区三种亚类石灰土有机碳矿化研究

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村典型岩溶区黑色石灰土、棕色石灰土、红色石灰土三种亚类石灰土在25℃和70%田间饱和含水量条件下培养90d有机碳矿化速率的差异。结果显示:各亚类土壤有机碳矿化速率和累积释放CO2-C量总体上都随土层加深而递减。0～20cm至20～40cm层递减幅度最大。各亚类石灰土有机碳矿化速率和累计释放量的大小顺序为:黑色石灰土>棕色石灰土>红色石灰土,黑色石灰土的矿化速率远远大于棕色石灰土和红色石灰土,其中0～20cm土层差异最大。土壤有机碳矿化速率和有机碳含量呈正相关。黑色石灰土土壤有机碳矿化释放的CO2-C分配比例最高,达到3.33%,其次是红色石灰土,比例为2.92%,旱地棕色石灰土矿化比例最低,为1.90%,说明桂林毛村典型岩溶区黑色石灰土和红色石灰土有机碳稳定性较弱,旱地棕色石灰土具有较强的固定有机碳能力。     

不同退耕还草方式下宁夏南部山区土壤氮素转化速率与微生物变化的耦合关系

为了明确不同退耕还草方式下土壤养分转化的机理及其影响因素,以宁夏南部山区(下称宁南山区)天然草地、人工草地和撂荒地土壤为研究对象,运用PVC顶盖埋管法对3种类型草地土壤中氮素的净转化速率、微生物区系和氮素微生物生理群进行了研究,探讨土壤氮素净转化速率与微生物的关系. 结果表明:①在培养过程中,3种草地类型土壤中细菌、放线菌和真菌数量平均值分别为9.6×105、3.8×104和4.0×101 CFU/g(以干土计),氮素微生物生理群数量表现为氨化细菌(4.5×104 CFU/g)>自生固氮菌(4.3×103 CFU/g)>硝化细菌(6.5×102 CFU/g)>反硝化细菌(3.9×102 CFU/g)>亚硝化细菌(1.7×102 CFU/g),其中,人工草地土壤中微生物数量最高;②细菌、真菌、反硝化细菌与亚硝化细菌数量的峰值均出现在培养第120天,放线菌和自生固氮菌数量的峰值均出现在第240天,硝化细菌数量的峰值出现在第60天,而氨化细菌数量在各类型草地土壤中出现峰值的时间不统一;③各类型草地土壤氮素的净矿化速率、净氨化速率、净硝化速率均在61~120 d内最低,净矿化速率与净硝化速率在181~240 d内最高,净氨化速率在241~360 d内最高,微生物固氮速率的峰值出现在121~180 d,最低值出现在241~360 d. 在该区土壤氮素转化速率与微生物数量紧密相关,土壤温度、土壤水分通过影响微生物数量而成为影响土壤氮素矿化的主要因素;土壤氮素的生物固持过程比有机氮矿化过程更为活跃;种植苜蓿的人工草地比天然草地和撂荒地更有利于微生物的繁殖与土壤氮素的矿化.      

关帝山不同海拔土壤碳矿化和微生物特征

以山西省关帝山不同海拔的8个样地土壤为研究对象,分析不同海拔土壤碳氮含量、土壤碳矿化和细菌、真菌、放线菌、固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌6类微生物量的变化.结果表明,海拔为2163m时,土壤有机碳和活性碳1（LC1）最高,分别为74.41和6.72g/kg,在海拔2700m总氮含量最高为6.54g/kg.土壤碳矿化累积量和碳矿化速率因海拔的升高而显著增加（P<0.05）,土壤碳矿化累积量和活性碳2（LC2）之间有显著正相关.土壤细菌、放线菌和固氮菌的数量在海拔为1791m时最高,分别为3.41×10⁶、1.90×10⁶和1.21×10⁶个/g,细菌、真菌、放线菌和固氮菌的数量随着海拔的升高而逐渐下降,与海拔之间呈显著负相关;相反,硝化细菌和反硝化细菌数量却逐渐增加,在海拔为2700m时最高,分别为1.37×10⁴和6.02×10³个/g,它们与海拔和总氮之间的关系呈显著正相关（P<0.01）.总之,土壤有机碳、总氮、碳矿化累积量、硝化细菌和反硝化细菌随海拔显著增加,而细菌、真菌、放线菌和固氮菌随海拔的变化呈相反的趋势.     

水溶液中4-氯酚在光照下的矿化和聚合化

在光照条件下,４－氯酚溶液浓度随着光照时间的延长而降低,ＣＯ２的释放表明在４－氯酚光化学反应过程中存在矿化作用,通过光子相关光谱表征,确定反应体系存在聚合作用,聚合物具有荧光性。对反应体系进行ＵＶ、ＩＲ光谱表征,表明这一过程中存在腐殖化作用,有类腐殖质生成,聚合化与矿化相比较,前者是主要过程。     

Topsoil organic carbon mineralization and CO2 evolution of three paddy soils from South China and the temperature dependence

Carbon mineralization and its response to climatic warming have been receiving global attention for the last decade. Although the virtual influence of temperature effect is still in great debate, little is known on the mineralization of organic carbon （SOC） of paddy soils of China under warming. SOC mineralization of three major types of China＇s paddy soils is studied through laboratory incubation for 114 d under soil moisture regime of 70% water holding capacity at 20℃ and 25℃ respectively. The carbon that mineralized as CO2 evolved was measured every day in the first 32 d and every two days in the following days. Carbon mineralized during the 114 d incubation ranged from 3.51 to 9.22 mg CO2-C/gC at 20℃ and from 4.24 to 11.35 mg CO2-C/gC at 25℃ respectively; and a mineralizable C pool in the range of 0.24 to 0.59 gC/kg, varying with different soils. The whole course of C mineralization in the 114 d incubation could be divided into three stages of varying rates, representing the three subpools of the total mineralizable C： very actively mineralized C at 1-23 d, actively tnineralized C at 24--74 d and a slowly mineralized pool with low and more or less stabilized C mineralization rate at 75-114 d. The calculated Q10 values ranged from 1.0 to 2.4, varying with the soil types and N status. Neither the total SOC pool nor the labile C pool could account for the total mineralization potential of the soils studied, despite a well correlation of labile C with the shortly and actively mineralized C, which were shown in sensitive response to soil warming. However, the portion of microbial C pool and the soil C/N ratio controlled the C mineralization and the temperature dependence. Therefore, C sequestration may not result in an increase of C mineralization proportionally. The relative control of C bioavailability and microbial metabolic activity on C mineralization with respect to stabilization of sequestered C in the paddy soils of China is to be further studied.     

碳酸盐矿化菌对模拟放射性Sr2+的成矿作用

选取碳酸盐矿化菌进行培养,利用其在代谢过程中分泌的尿素酶分解尿素产生CO₃2-,从而将游离态的放射性Sr2+转化为稳定态SrCO₃. 通过能谱分析(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对沉淀产物进行分析,并计算核素固结率. 结果表明:微生物诱导沉积的沉淀为大小混杂、表面多孔的SrCO₃晶体颗粒,并相互黏结形成不规则的团聚体;c(Sr2+)、ρ(尿素)及培养时间等对SrCO₃晶体形貌产生影响;菌体本身作为成核位点参与了碳酸盐矿化菌诱导Sr2+的矿化过程. 当c(Sr2+)为0.05 mol/L、ρ(尿素)为30 g/L、pH为8.0并在30 ℃下培养72 h时,生成较大的微生物矿化物团聚体,对Sr2+固结率可达98.32%,可实现放射性核素稳定化处置.      

山东沂南金矿床流体包裹体特征及地质意义

本文从流体包裹体出发,讨论了沂南金矿床的成矿物质来源和成矿机制。各成矿阶段的矽卡岩矿物、石英和方解石中流体包裹体岩相学和显微测温研究结果表明,包裹体主要类型有气液水包裹体、含子矿物多相包裹体、CO2-H2O包裹体和晶质熔体包裹体,其中熔体包裹体在较早期的石榴石、绿帘石和石英中发育。Ⅰ、Ⅱ成矿阶段的成矿流体具有高温和高盐度的特征,均一温度分别为430~520℃、340~430℃,盐度分别为56.7 wt%NaCl2、2.2~53.5 wt%NaCl,代表铁矿化时的流体特征;Ⅲ成矿阶段流体具有中低温(190~250℃)、盐度范围变化较大(6.45~53.5 wt%NaCl)的特征,代表了Cu,Au矿化时的流体活动情况;Ⅳ成矿阶段包裹体均一温度100~190℃,盐度为2.07~15.76 wt%NaCl。根据不同类型包裹体共生组合及流体演化特征,认为流体的不混溶性是导致大量金属沉淀的主要原因,岩浆热液在成矿流体中占主导地位。     

通信作业环境空气质量的测定及评价指标相关性

选择计算机终端室，通信机房，通信值班室３个典型作业环境，在设立室外对照点的情况下，现场测定ＣＯ２、ＣＯ、ＩＰ、细菌总数、空气离子、挥发性有机物（ＶＯＣｓ）等１０个指标。结果显示：上述指标在机主主作业环境内均得以检出，其中ＶＯＣｓ浓度较高据日均值和１ｄ的浓度变化趋势，各指标间存在一定的相关性，物品是空气离子与ＣＯ４、ＣＯ、ＶＯＣｓ、细菌总数、ＩＰ等具有正或负的相关性，可作为评价通信作业环境空气质量的     

车用乙醇汽油和无铅汽油对电喷汽车排放性能的影响

分别对电喷车长时间燃用乙醇汽油、无铅汽油前后的喷油器流量进行了测试,并采用轻型汽车整车排放测试系统对燃用不同油时的主要污染排放物HC、CO和NO_x进行了分析.结果表明:与无铅汽油相比,乙醇汽油能有效降低发动机排放的CO和HC(均约10%)及经过三元催化转化器作用后HC、CO和NO_x的排放,燃用无铅汽油时整车在装有三元催化转化器下的排放达到或接近欧洲1号排放标准,换用乙醇汽油后,CO降低较明显,达30%左右,HC和NO_x分别降低约18%、10%,此时排放在欧洲1号排放标准之上或接近欧洲2号排放标准;乙醇汽油还具有优于无铅汽油的其它性能,如对喷油器有轻微的清净作用,发动机排放的CO和HC恶化趋势较慢,延长三元催化转化器的使用寿命.