锰氧化酶的研究进展

我国水资源的锰污染问题日益严重,生物除锰技术作为一种经济、高效的技术,已经成为当今除锰领域的研究热点。该技术的核心是微生物分泌锰氧化酶将低价锰离子氧化去除,锰氧化酶的活性直接关系到除锰效率的高低,因此,对锰氧化酶性质及其氧化机理的研究是非常必要的。文章对锰氧化酶的种类及其理化性质进行了概述,在此基础上分析了锰氧化酶活性的影响因素及其氧化产物,以此为我国今后生物除锰技术的应用提供理论参考。     

4株耐酸锰氧化菌的分离鉴定及性能测定

耐酸锰氧化菌可应用于酸性含锰废水治理,是探讨酸性锰氧化机制的良好研究材料。该研究从酸性矿山废水中筛选获得了4株耐酸除锰细菌,比对16S rRNA序列发现,4株菌株Y1、Y2、Y3、Y4分别为Rhizobium pusense、Serratia marcescens subsp、Bacillus weihenstephanensis和Bacillus mycoides。这4株细菌在pH=5.0、4 000 mg/L MnSO4浓度的PYCM培养基上均生长良好,其中Y4菌株的锰氧化能力最强,培养8 d后,其生物锰氧化量为0.305 mmol/L。扫描电镜能谱分析、X射线衍射分析结果显示菌株Y1、Y3和Y4表面的锰氧化产物可能为Mn2O3,菌株Y2的锰氧化物产物可能为MnCO3。该研究发现了能在酸性条件下除锰的新型锰氧化细菌,为微生物治理AMD提供了新的理论依据。     

中草药残渣微生物发酵法除去锰泥中锰的研究

采用中草药残渣与锰泥混合加入饲料发酵剂发酵除去锰泥中锰。结果表明,中草药残渣与锰渣的比例为1:1时,发酵13 d后,锰的去除率达到99.0%。与传统的化学、物理和生物修复除锰相比,该方法整个发酵过程都是在室内自然条件下进行,处理成本低,简便易行,去除锰的效果令人满意。且处理后的锰渣具有绿色有机肥的潜力。     

福建晋江流域锰负荷分布及源区识别

以福建晋江流域锰元素为研究对象,将整个流域划分为60个子流域并在各子流域出口处设置水质监测断面,分别于丰水期和枯水期对断面锰浓度进行取样测试,研究锰浓度的时空分布特征。结合流量监测和降水资料,利用水文比拟法计算并总结锰负荷的空间分布,基于锰负荷贡献率进行了锰源区识别。结果表明:丰水期锰浓度普遍高于枯水期,西溪锰浓度总体高于东溪。受矿山开采影响,全年锰浓度最大值位于上游双溪与大畬溪交汇处。锰负荷丰水期远高于枯水期,且具有随径流向下游聚集的趋势,最大值位于晋江流域最下游入海口断面。识别出的锰源区主要位于西溪流域以及干流下游临入海口子流域,应在今后的环境综合治理工作中重点关注。     

锰氧化物对水体中铊的去除机制研究进展

铊（Tl）是国际公认的优先控制的13种金属污染物之一,近些年频繁发生的水体Tl污染事件推动了Tl去除研究工作的进展,作为去除Tl的高效吸附剂、催化剂和氧化剂,锰氧化物是研究热点之一.该研究综述了Tl在合成锰氧化物、矿物锰氧化物、改性锰氧化物及锰氧化物复合材料上的吸附特征,总结了pH、共存离子和有机质对锰氧化物去除Tl的影响,深入探讨了Tl在锰氧化物上的吸附机制.前人的研究成果表明:经过科学改性的锰氧化物及锰氧化物复合材料在吸附选择性、可重复利用及易分离方面表现出更好的Tl去除效果.pH主要通过静电作用和氧化还原作用影响锰氧化物对Tl的去除机制,是影响锰氧化物去除Tl效率的最关键因素;共存离子和有机质分别通过竞争吸附位点和络合作用的方式抑制锰氧化物对Tl的吸附;锰氧化物去除Tl的主要机制为络合作用、氧化沉淀和静电引力,矿物锰氧化物还可以依靠离子交换和同位素分馏作用去除Tl.锰氧化物对Tl去除机制的定性和定量研究,以及不同晶型结构锰氧化物及锰氧化物与微生物的结合对地下水中Tl的去除技术是未来的研究方向.      

毕节市煤矿废水重金属成分研究

以毕节市五个具有代表性的煤矿废水为样本,分析了矿井废水中铁、锰、铜、锌、铅、镉几种重金属成分及其含量,为毕节市在环境保护中对煤矿废水监测和煤矿周边土壤污染调查、治理提供数据支持。结果表明,该地区煤矿废水主要含有铁、锰、铅三种重金属。其中铁最高浓度为45.5352 mg·L-1,锰最高浓度为2.6736 mg·L-1,铅最高浓度为0.0526 mg·L-1。矿井废水中铁含量较高时,伴有锰元素且含量也较高。在煤矿废水监控和周边土壤污染调查、治理时应以铁、锰、铅三种重金属为主要对象。     

用废旧锌锰电池制备锰锌铁氧体的研究

用水热法以废旧锌锰电池为原料对制备锰锌铁氧体进行了研究。探索了制备过程的影响因素,如水热反应的pH值、水热温度及水热时间等。结果表明,在溶液的pH值为10,水热温度为210℃,水热时间为2～24h时,均能有效制备无杂相的锰锌铁氧体;提高反应温度和延长反应时间,均有利于锰锌铁氧体的晶化过程。研究还发现,加入铁粉是一个既能高效除汞,又能制备高性能锰锌铁氧体的关键所在。      

废旧锌锰电池及其回收过程中汞载体的研究

针对目前一些回收废旧锌锰电池工艺在汞回收处理上存在的问题 ,集中对废旧锌锰电池中汞的载体以及回收处理废旧锌锰电池过程中汞载体的变化进行了研究 ,为废旧锌锰电池回收处理中汞的完全回收提供了依据     

白洋淀铁锰的分布水平及迁移特征

为确定白洋淀的铁锰分布水平,在白洋淀国控点采集上覆水和沉积物进行监测分析,并通过潜在迁移指数评价了铁锰的潜在风险。结果表明:白洋淀上覆水中铁锰含量平均值分别为0.10mg/L、0.41mg/L,其中铁能够达到地表水水质标准,锰超标。沉积物中铁含量平均值为2.49mg/kg;锰含量在府河入淀口南刘庄浓度达到2260mg/kg,明显高于其他采样点,其余几个采样点的平均值为95mg/kg。铁的存在形态浓度从大到小依次为:残渣态酸溶态可还原态可氧化态;锰的存在形态浓度顺序为:酸溶态残渣态可还原态可氧化态。沉积物中铁、锰的潜在迁移指数平均值分别为46.95%、62.23%。说明锰的潜在迁移可能性大于铁,更易形成二次污染。     

地下水中铁,锰的危害及去除方法

本文介绍了地下水中铁和锰的危害，去除铁和锰的基本方法，在此基础上推荐最佳的去除铁和锰的工艺流程，更好地为人类生产和生活服务。     

独木水库锰监测浓度变化趋势分析

曲靖市独木水库自2008年6月开展锰的监测以来,锰监测浓度超标情况突出,以年平均浓度计,2008—2014年均为超标,按月监测数据进行评价,7年的超标率达67.9%。锰监测浓度有明显的季节变化规律,秋冬季高,春夏季低。以独木水库近十年的常规监测数据和2013、2014年水质全分析数据为基础,分析水质变化情况,结果显示,独木水库水质类别保持在Ⅱ~Ⅲ类,除锰之外的其它监测指标均为达标(不含总氮),锰为影响独木水库水质的主要指标。     

Pseudomonas putida MnB1氧化Mn2+实验研究

Pseudomonas putida MnB1是存在于淡水和土壤中的锰氧化细菌。本文在中性条件下对MnB1锰氧化特性及锰氧化产物进行了研究。XANES结果显示,MnB1可将溶液中Mn(Ⅱ)氧化并形成Mn(Ⅳ)的锰氧化物;XRD结果进一步证实锰氧化物为δ-MnO2。MnB1的锰氧化性能受重金属离子的影响,其中Cd2+影响最大、Cu2+影响最小。在4μM Cd2+、6μM Pb2+、200μM Cu2+和20μmol/L Ni 2+的体系中,锰氧化速率和氧化量均有所降低,锰氧化量由208.5μM分别降至20.3μM、192.5μM、129.5μM和52.7μM。     

三江平原土地利用方式变化对土壤锰形态影响

在充分调查三江平原不同土地利用方式下土壤中锰含量及其形态分布特征的基础上,探讨了环境因子与土壤中不同锰形态的关系,以揭示锰形态变化对土地利用变化改变的响应.湿地土壤中总锰(Mntot)含量处于较低水平.不同土地利用方式下,林地土壤中Mntot要高于湿地和农田.湿地垦殖为旱田,土壤Mntot有增加趋势;湿地垦殖为水田,土壤Mntot有减少趋势.三江平原土壤中锰主要以残渣态(Mnres)和可还原态(Mnred)为主,可交换态(Mnext)与可氧化态锰(Mnoxi)含量次之.湿地、旱田及水稻田这3种土地利用方式下,土壤中可氧化态锰含量占总锰比例差异显著.湿地垦殖方向不同,对土壤中可氧化态锰影响最大.三江平原土壤中Mntot及不同锰形态含量主要受到土壤中S、pH、DOC这3种环境因子影响.     

利用废旧三元锂离子电池制备锰催化剂及其催化性能研究

以废旧锂离子电池的正极材料为原料,利用氧化沉淀法制备锰催化剂,考察反应温度、pH、反应时间以及过硫酸铵用量对产物的影响,并分析制备的锰催化剂催化H_2O_2降解亚甲基蓝(MB,methylene blue)溶液的效果。结果表明:pH对锰催化剂晶型影响明显,在pH=1时,所制得锰催化剂属于γ-Mn O2,10 min即可完全降解MB;而在pH=4的条件下,所制得锰催化剂属于δ-MnO_2,1 h后MB去除率可达82%;pH=2或3条件下,所得锰催化剂为混合晶型,MB降解率分别为93%和77%(1 h)。因此,通过过硫酸铵氧化沉淀法能成功从锂离子电池中制备出具有良好催化性能的锰催化剂,实现了"以废治废",也为废旧三元锂离子电池资源化提供了新的思路。     

垂序商陆叶细胞壁结合锰机制研究

垂序商陆是一种典型的锰超积累植物,细胞壁在其累积解毒锰的过程中起了一定的作用.通过细胞壁吸附实验,研究不同p H和不同锰浓度对细胞壁吸附锰的影响,并采用傅立叶红外光谱及同步辐射X-射线吸收光谱技术探讨了其吸附机制.结果表明,垂序商陆叶细胞壁吸附锰的最适p H值为5~6;其吸附行为可用Langmuir模型较好地描述(R2=0.978 5),并计算得其最大吸附量为62.50μmol·g-1.细胞壁上的羟基(—OH)和羰基(—CO)是结合锰的主要位点;锰周围第一配层为氧原子,其配位数为6.3,Mn—O键长为0.216 nm,细胞壁与锰主要以内配层模式相结合.     

农田沟道土壤中锰氨氧化(Mn-ANAMMOX)过程的探究

二氧化锰介导的厌氧氨氧化(锰氨氧化)是最近发现的一种新型微生物脱氮途径,然而很少有研究报道农田沟道中的锰氨氧化过程和反应过程中主要微生物群落锰还原菌.本研究经过340 d锰还原菌富集培养实验,采用同位素示踪技术和高通量测序技术,证实了锰氨氧化在农田沟道土壤中的存在.结果表明,在锰氨氧化过程中可以观察到氨氮的氧化和MnO_2的还原,以及NO_2~-、NO_3~-、~(30)N_2和Mn~(2+)的产生,锰氨氧化平均速率为2. 88 mg·(kg·d)~(-1),氨氮平均去除率为20%,总氮去除率平均可达15%.另外,高通量测序结果表明,经过340 d富集培养实验,在门水平上锰还原菌丰度从原来的27%增加到了70%,其主要的锰还原菌为不动杆菌(Acinetobacter)和地发菌属(Geothrix),相对丰度分别为26. 63%和4. 07%.实验结果证实了农田沟道中存在二氧化锰介导的厌氧氨氧化过程,可以认为锰氨氧化是微生物脱氮过程的一条重要路径.     

水源水库暴雨径流过程水体锰的迁移及其影响

针对西安金盆水库2017年汛期出现的锰浓度超标问题,对水库上游至主库区沿程多个监测点垂向锰浓度及其赋存形态进行监测,研究暴雨径流对水中锰含量的影响以及径流中锰的形态,估算单次典型暴雨径流过程水库水体锰的汇入、输出与沉积量,根据实测数据与计算结果,从运行调度角度提出了暴雨时期高浊、高负荷径流入库的规避方案.结果表明,强降雨过程引起的高浊径流汇入显著增加了西安金盆水库水体总锰浓度,导致水库水质严重恶化,2017年10月12日至2017年10月14日单次降雨径流总锰的输入负荷为9. 11 t,泄洪和出水输出的总锰为6. 22 t,净沉积量(锰)为1. 47 t.水库上游沿程水体锰含量及形态变化表明,连续降雨过程对土壤的冲刷和侵蚀作用导致大量颗粒态污染物随径流汇入水体,占水体中总锰的质量分数大于70%,铁锰氧化物结合态为其主要形态.通过与不同粒径范围的颗粒进行相关性分析,颗粒态锰粒径约为2～20μm.暴雨径流入库时期采取泄洪排浊的措施可以有效减小锰的污染负荷,降低供水安全风险.     

含高浓度铁锰地下饮用水处理技术分析

含高铁锰地下水危害较大,以北方地区典型工程项目为例,开展含高浓度铁锰地下饮用水处理技术研究。先后采用曝气接触过滤氧化法和生物除锰法去除高铁高锰含量的地下水,在运行过程中仍然出现铁锰含量超标的现象。如果工艺进行大的调整,将花费较高的成本。经分析,采用调整锰砂滤料形状的方法提高滤料的表面积,进而实现提高地下水铁锰去除率。滤料改善前后,较改善滤料前出水铁和锰含量平均减少分别为32.8%和31.6%,实现水质达标。     

曲靖市独木水库锰污染成因及治理措施研究

监测显示,独木水库中的主要污染物为锰.经研究,独木水库锰来源主要为阿基洪河和阿楚克河中高锰水的汇入所致.针对独木水库现状提出治理方案.     

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度范围为2~3 mg·L-1和0.3~0.6 mg·L-1时,石英砂滤池分别需要15d和30d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0.1 mg·L-1,满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.然而,一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,+2与+3价铁的比值在1:1.44~1:1.54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为+3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为+4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为+2、+3和+4多价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.