沥青铀矿石细菌浸出机理的实验研究

采用氧化亚铁硫杆菌作为实验菌,针对有菌有Fe2+、有菌无铁、无菌有Fe3+、无菌有Fe2+、不控制pH值的无菌无铁和pH值控制在2.0的无菌无铁6种沥青铀矿石浸出体系,考察了浸出过程中细菌的浓度、溶液pH值、电位、亚铁离子浓度、全铁离子、铀浓度等参数的变化,得到铀矿石的浸出率分别为98.00%,80.33%,97.66%,93.00%,20.33%,72.00%.结果表明,在沥青铀矿石的细菌浸出中,细菌的作用以间接作用为主,即细菌把还原态的硫或单质硫及Fe2+氧化成Fe2(SO4)3.由于Fe2(SO4)3是一种强氧化剂,将不溶的U(IV)氧化为可溶解的U(VI),从而使沥青铀矿石中的铀得以浸出.

微生物群落修复酸法地浸采铀矿山退役采区地下水

通过添加乙醇激活并富集出富含还原功能微生物群落的沉积物,再将该沉积物添加至新疆酸法地浸采铀矿山退役采区地下水−岩芯样微模型中,监测了pH值、铀、硝酸根、硫酸根、微生物群落结构、铀的价态、结合形态等参数的变化。结果表明:微模型中地下水的pH值在15 d时升高至5.5,铀和硝酸根的浓度分别降至0.039和16.17 mg/L;60 d时地下水的硫酸根浓度降至107.31 mg/L,均达到了相关国家排放标准。60 d时,地下水−岩芯样微模型中可还原U(Ⅵ)的功能微生物丰度高达75%,地下水中2/3的U(Ⅵ)被微生物群落还原为U(Ⅳ);在微生物群落的作用下,40.35%不稳定结合形态的铀转化为稳定结合形态的铀。

反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区地下水中NO_3^--N的试验研究

地浸采铀矿山退役采区地下水的NO3--N污染是一备受关注的问题。本文通过对取自某地浸采铀矿山退役采区的污泥进行驯化,得到了能去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的反硝化细菌,自行设计了上流式固定床反硝化细菌生物反应器,研究了pH值、C/N比和水力停留时间(HRT)对反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的影响。研究结果表明:当进液pH值为6.50、NO3--N浓度为1 000mg/L、HRT为2.3h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达97%和388mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.35m3/(h.m3);当进液NO3--N浓度为550mg/L、HRT为1.4h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达96%和368mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.62m3/(h.m3);反硝化细菌生物反应器适宜的运行条件是pH值为5.00～8.00,C/N比为0.6～0.8。

堆浸铀矿堆氡析出规律的实验研究

堆浸铀矿堆是铀矿山大气氡的主要来源之一。为了揭示堆浸过程中矿堆表面的氡析出规律,以我国南方某铀矿山新上堆的矿石为实验对象,利用自主设计并制造的改进型一维堆浸实验装置,采用局部静态法测定了不同喷淋状态下和排水过程中矿堆表面的氡析出率。结果表明:在布液和改变喷淋强度的瞬间,矿堆表面的氡析出率突然增大,之后随着喷淋的进行而逐渐减小并趋于稳定,且喷淋强度越大,稳定期间的氡析出率反而越小;在排水过程中,氡析出率先迅速减小,而后逐渐增大趋于稳定。

蛋白质组学技术在筛选生物标志物方面的应用研究进展

随着蛋白质组学技术的不断发展,蛋白质作为生物标志物在肿瘤的早期诊断以及治疗效果评价等方面的应用日益广泛。近年来,蛋白质组学技术在环境污染预警方面的作用也日益受到关注。本文就几种常用的蛋白质组学分离分析技术及其在肿瘤相关生物标志物、环境污染预警生物标志物筛选中的应用做一综述。

富集的硫酸盐还原菌沉积物生物还原地下水中U(Ⅵ)的实验研究

通过添加富集得到的含有丰富的硫酸盐还原菌的沉积物到沉积物-地下水微模型中,并添加乙醇作为碳源,分别与接种硫酸盐还原菌并添加碳源组和仅添加碳源组相比较,研究富集的硫酸盐还原菌沉积物对地下水中U(Ⅵ)还原的作用。结果表明,添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组中的铀浓度分别在第19、22和28 d下降至GB 23727—2009规定的0.05 mg·L-1排放标准以下。各组沉积物中具有还原U(Ⅵ)功能的微生物群落的多样性差异较小。添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组的沉积物中具有还原U(Ⅵ)功能的微生物群落的丰度分别为35.3%、32.5%和13.1%。由此可见,富集的硫酸盐还原菌沉积物增加了微模型中具有还原U(Ⅵ)功能的微生物群落的丰度,从而促进了U(Ⅵ)的还原。

低浓度含铀废水处理技术研究进展

铀矿开采和加工产生了大量不同类型的低浓度含铀废水,严重威胁矿区生态环境和居民身心健康。简述了低浓度含铀废水特点,总结了国内外各种处理工艺研究现状及优缺点,包括化学沉淀法、吸附法、膜过滤法、离子交换法、蒸发浓缩法、萃取法、可渗透反应墙技术、微生物修复技术、植物修复技术、光催化还原技术及联合处理技术,并认为多学科(化学、生物、物理、材料等)交叉是突破低浓度含铀废水处理关键技术的新途径。

基于深度学习的露天铀矿可爆性智能分级模型研究

湖山铀矿属于特大型露天铀矿山,目前矿山爆破生产为“一次设计,长期使用”,故存在爆破参数缺乏动态调整、炸药单耗高、爆破效果不理想的问题,对此,可通过对爆破区块进行动态可爆性分级管理并反馈调控爆破设计来解决。本研究利用该矿爆破区块的生产历史大数据,提出了采用钻孔率(α)、炸药单耗(β)和块度指标(γ)计算区块爆破性指数K的方法,并根据爆破性指数K的值对历史爆破区块的可爆性进行分级;再以爆破区块的单轴抗压强度(UCS)、矿石的质量指标(RQD)和矿体的地质强度指标(GSI)作为可爆性指标,建立了可爆性指标与可爆性等级相对应的数据集;然后构建了深度学习神经网络模型,并以可爆性指标作为输入,以可爆性等级作为输出对构建的深度学习神经网络模型进行了训练;最后通过现场试验验证了训练后的模型对可爆性等级预测的可靠性和准确性,同时优化了爆破设计和爆破效果。研究结果表明:建立的深度学习神经网络模型可用于爆破区块的可爆性分级与爆破效果优化。

基于PHREEQC模拟分析铀矿退役采区地下水铀形态及其影响因素

酸法地浸退役采区地下水常遗留铀浓度超标的难题,其高效修复亟待解决,而探明地下水中铀的形态及影响因素是实现其高效修复的关键。以新疆某酸法地浸采铀矿山退役采区地下水为研究对象,采用PHREEQC模拟分析了温度、pH、电子势(pe)、Fe^(3+)浓度及Fe^(2+)浓度对地下水中铀形态及矿物饱和状态的影响。结果表明:1)地下水中铀的主要形态为UO_(2)SO_(4)和UO_(2)^(2+),分别占63.43%和32.54%;2)铀的赋存形态受地下水pH、pe、温度、Fe^(2+)和Fe^(3+)共同影响,其中pe是控制地下水铀价态的主要因素;3)地下水pH和pe对矿物的饱和状态影响较大,而温度、Fe^(2+)和Fe^(3+)浓度的影响较小,其中pH和pe对沥青铀矿、柱铀矿和Fe(OH)_(3)的饱和状态影响最明显。研究结果可为酸法地浸采铀矿山退役采区地下水修复方案的制定提供理论指导。

某铀矿石微生物浸出性能及影响因素研究

为评估微生物浸出某铀矿石的应用前景,设计正交实验,在不同初始pH值、接种量、浸出时间和固液比条件下,分别开展了嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌浸出某铀矿石的研究。三株微生物对某铀矿石的最高浸出率均高于97%。浸出过程中,微生物浸出体系的pH值均呈下降趋势,Eh值均呈上升趋势。初始pH值、接种量、浸出时间和固液比四个因素对三株微生物的浸出均有影响,但对不同微生物浸铀的影响存在区别。影响嗜铁钩端螺旋菌浸出的主要因素是接种量,而嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌的浸出主要受初始pH值的影响。

钙改性虾壳生物炭处理高磷溶液后对铀的去除影响

通过钙改性虾壳生物炭(Ca-SBC)处理高浓度磷溶液制备了富磷-钙改性虾壳生物炭(P-Ca-SBC),探讨了钙改性虾壳生物炭处理高浓度磷后对于铀去除的影响。结果表明,在pH=3时,P-Ca-SBC对U(Ⅵ)的去除能力最高,其平衡吸附能力达到969.768 mg/g,是Ca-SBC的三倍。BET结果显示,较于Ca-SBC,P-Ca-SBC比表面积增加了16倍以上,孔体积增加了14倍以上。XRD、FTIR结果表明,Ca-SBC在300 mg/L的高浓度磷溶液中形成了HAP。P-Ca-SBC表面的HAP对U(Ⅵ)的吸附起着至关重要的作用。在与U(Ⅵ)接触后,在P-Ca-SBC表面的官能团与U(Ⅵ)络合,磷酸与U(Ⅵ)反应生成沉淀Ca(UO_(2))_(2)(PO_(4))_(2)·6H_(2)O。总之,在高磷浓度溶液中回收的钙改性废弃虾壳生物炭可以作为去除U(Ⅵ)有效方法。

背景地下水作用下铀在砂岩铀矿微界面上的扩散模式

上游背景地下水流入酸法地浸采铀退役采区地下水中时产生了稀释和冲洗作用。为探究背景地下水作用下酸法地浸退役采区地下水中铀在水岩微界面上的扩散模式和控制机理,开展了静态稀释实验和动态冲洗实验。静态稀释实验结果显示,背景地下水与污染地下水比例为50∶1时,1440 min内铀浓度降到背景值60μg/L以下;初期阶段(0~20 min),反应速率主要受膜扩散控制;中期阶段(20~150 min),反应速率受膜扩散和颗粒内扩散共同控制;后期阶段(150~600 min),反应速率主要受颗粒内扩散控制。动态冲洗实验结果表明,用25个孔隙体积的背景地下水,10 d内铀浓度降至50μg/L;初期阶段(0~4 d),反应速率主要受膜扩散控制;中期阶段(4~7 d),反应速率同时受膜扩散与颗粒内扩散控制;后期阶段(7~10 d),反应速率主要受颗粒内扩散控制。这些研究结果揭示了上游背景地下水流入酸法地浸采铀退役采区地下水中后铀的扩散和迁移规律,为酸法地浸采铀退役采区地下水自然净化的可行性评估提供了理论依据。

生物还原法修复铀污染地下水的研究进展

生物还原法是一种修复铀污染地下水体的有效方法,值得开展广泛研究。文章在阐述铀种类及迁移性的基础上,从生物还原机理及主要微生物等方面对生物还原法进行概括介绍;同时探讨了生物群落结构、氧化剂、电子供体等因素对生物还原效率及产物稳定性的影响,总结并提出了生物还原的一系列强化方法及实地应用,最后对未来的研究方向进行了展望,以期为今后生物还原的进一步研究提供参考。

嗜酸氧化亚铁硫杆菌在沥青铀矿石浸出中的作用

为了研究沥青铀矿石的细菌浸出机理,设计了有菌有铁、有菌无铁及无菌无铁3种矿粉浸出试验及有菌无铁、无菌无铁两种试块浸出试验,检测了矿粉浸出体系中细菌的浓度、pH值、Eh、亚铁离子浓度、总铁离子浓度及铀浓度的变化,分析了浸出尾渣中O、Mg、K、P、S、Fe、U等元素的含量,观测了浸出前后试块表面形貌的变化。结果表明,在沥青铀矿石浸出过程中,嗜酸氧化亚铁硫杆菌可以高效氧化浸出体系中的亚铁、还原态硫及元素硫,使得浸出体系中的Eh升高和pH值降低;有菌有铁浸出体系中,高浓度的细菌、高浓度的铁、低pH值和高Eh可加速铀矿石的浸出和提高铀矿石的浸出率;有菌无铁浸出体系中,即使总铁离子浓度很低,但由于有细菌的存在,同样可以加速铀矿石的浸出和提高铀矿石的浸出率。有菌无铁的试块浸出中,试块表面出现了许多溶蚀坑,这表明细菌对铀矿石具有直接氧化作用。

铀矿浸出液胁迫对绿豆种子萌发和幼苗生长及其抗氧化酶活性的影响

采用培养皿光照培养箱培养方法,研究了不同浓度铀矿浸出液胁迫对绿豆种子的萌发、幼苗及其根系的早期生长以及体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,铀矿浸出液的浓度≤10%时,胁迫对绿豆种子的萌发率没有影响,但加快了种子的萌发势,显著激发了绿豆幼苗及其根系的生长(P<0.05);浓度<10%时,铀矿浸出液胁迫显著增加了绿豆幼苗及其根系SOD的活性(P<0.05),但它们的CAT活性接近对照;浓度=10%时,铀矿浸出液胁迫显著增加了幼苗及其根系CAT的活性(P<0.05);浓度=100%时,铀矿浸出液胁迫显著抑制了种子的萌发势(P<0.05),最终的萌发率只能达到60%,幼苗及其根系不能正常生长,它们的SOD和CAT活性远远低于对照。

不同粒径分布分维数铀矿石的浸出规律

为了研究堆浸铀矿石粒径分布对堆浸效果的影响,配置5组不同粒径分布分维数的铀矿样进行室内柱浸试验,测定不同时刻浸出液的铀浓度和pH值,计算对应时刻的浸出率和酸耗。结果表明:分维数越大的铀矿样,浸出液中铀离子浓度峰值出现得越迟、峰值越小,且在峰值出现后,铀离子浓度越大;在浸出初期,分维数越大的铀矿样,浸出率越低,这种差距在浓度峰值出现之前逐渐增大,峰值过后逐渐减小;而在浸出后期,分维数大的铀矿样的浸出率依次逐渐超过分维数较小的铀矿样的浸出率,并保持进一步扩大的趋势;在浸出初期,若要获得相同的浸出率,分维数越大的铀矿样,其酸耗量也越大,酸耗量的差距随着浸出时间的延长先增大而后逐渐减小;在浸出后期,要获得相同的浸出率,酸耗则出现相反的变化情况。

黑曲霉产有机酸浸出铀矿石的影响因素

为了解培养基种类、培养温度和pH值等因素对黑曲霉产生的混合有机酸浸出铀矿石的影响,从铀矿山水样中分离、纯化得到了一株真菌——黑曲霉,应用马铃薯-蔗糖培养基(potato sucrose agar,PSA)和葡萄糖-玉米浆培养基(dextrose corn syrup,PCS)进行黑曲霉培养,获得了不同培养温度下产生的pH值不同的黑曲霉产混合有机酸,并将之作为浸出剂用于浸铀实验研究。研究表明,黑曲霉产生的有机酸的主要组分为草酸和柠檬酸等有机酸,培养基种类的不同会影响黑曲霉所产有机酸的浸铀效果,采用PSA培养基培养的黑曲霉产生的有机酸浸铀效果更好(p<0.05)。培养温度和混合有机酸的pH值也会对黑曲霉代谢产物的铀浸出率有显著性影响(p<0.05),且二者具有交互效应,pH值对铀浸出率的影响相对较大。应用PSA培养基时,最佳培养温度为25℃,最佳代谢产物pH值为2.3;应用PCS培养基时,最佳培养温度为30℃,最佳混合有机酸pH值为2.0。培养基种类、温度和pH值主要通过改变黑曲霉产生的有机酸的成分和含量对铀浸出率产生影响。

黑曲霉磁性生物吸附剂制备及其吸附低浓度铀性能研究

以亲铀真菌黑曲霉和纳米Fe_3O_4为原料,制备了一种新型黑曲霉磁性生物吸附剂(Nano-Fe_3O_4 modified Aspergillus niger,NFAN)。研究了初始p H值、吸附时间、吸附剂投加量以及铀初始浓度等对NFAN吸附铀酰离子的影响,分析了吸附铀过程的动力学及热力学规律。结果表明,NFAN在初始浓度为6 mg/L,p H=7,NFAN的用量为0.15 g/L,吸附4 h。在此条件下,NFAN的铀吸附量为60.05 mg/g,铀吸附率可达76.36%,吸附过程符合准二级动力学模型。

碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据

选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面(平坝剖面)作为研究对象,通过对岩-土界面之下的岩粉层(砂状碳酸盐岩)动态淋溶过程中高场强元素(HFSE)地球化学行为的研究,并结合其在风化壳剖面的分布特征,获得了以下主要认识:(1)碳酸盐岩风化过程中,HFSE间存在明显的分馏,而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中,即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段;元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y,其中,Zr是最稳定的元素,Hf仅次于Zr,Nb和Sc也相对较为惰性,而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性;(2)对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算,Zr是理想的参比元素(即惰性元素);(3)由基岩酸不溶物至风化壳剖面,元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性,没有明显分馏,因此,在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时,碳酸盐岩作为潜在母岩,宜采用其酸不溶物作为参比对象;(4)碳酸盐岩风化过程中,虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE,但在风化母岩中分布不均匀,不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。

地下铀矿山留矿法采场受限空间内氡迁移的数值模拟

为研究铀矿山留矿法采场氡迁移规律,依据留矿法采场的构造和物理几何尺寸,建立了受限空间内颗粒堆积型射气介质气体流动的数学模型和氡迁移方程,以10 m和20 m高爆破矿堆为对象,采用计算流体力学（CFD）方法,研究了不同通风条件下采场中氡的迁移规律。结果表明：1）采场下行通风方式降低矿堆上部作业空间氡浓度的效果优于上行通风方式,但对采场运输巷道氡浓度的效果相反;采场排风氡浓度与采场通风风量成反比,氡析出份额与通风风量成正比;2）在相同通风风量下,10 m高爆破矿堆与20 m高爆破矿堆氡析出份额之差随通风风流量增长而逐渐缩小;3）均压通风对渗透率高（k=1×10-8m2）的采场排风氡浓度、矿堆氡析出份额有明显影响。