硫酸盐还原菌与铁还原菌联合释放含砷水铁矿中砷及渗透性研究

水铁矿是土壤中常见的铁氧化物矿物,也是主要的载砷矿物。从水铁矿中释放砷,是缓解土壤砷污染的一种途径。本文拟通过硫酸盐还原菌(SRB)和嗜酸铁还原菌(JF-5)生物还原含砷水铁矿(As-Fh),促进其砷释放,以达到土壤修复目的。为此,利用采集自湖南石门矿区的典型含砷水铁矿,进行两种微生物摇瓶实验和生物注入水铁矿柱实验,探究水铁矿释放砷浓度及形态、生物溶解过程中悬浮颗粒物变化以及体系渗透性问题。研究结果表明:①在两个循环周期下,从释放的砷总量可看出,JF-5+SRB操作>JF-5+JF-5操作>SRB+JF-5操作>SRB+SRB操作,对应这些操作每克水铁矿能够分别释放16.4、16.2、7.3和3.3 mg的砷;②水化学分析也表明同等操作下SRB能够提供比JF-5更强的还原性;③生物柱实验表明,相比于SRB来说,JF-5的注入能够产生平均浓度1419 mg/L的铁系悬浮颗粒物,是SRB的7.25倍;同时两种生物操作过程下,SRB柱体系渗透性(平均水压差为0.51 psi)显著优于JF-5(平均水压差为2.22 psi),高悬浮颗粒的分散是引起渗透性变化的主因。上述结果证明连续注入SRB于水铁矿体系,是一种有效的降低土壤中砷浓度的技术。

湖南石门磺厂矿区尾矿库抗砷菌株的分离、鉴定及性质研究

在湖南石门磺厂采集含砷尾砂样品和水样，利用选择性培养基富集培养和分离，获得13株对砷有抗性的菌株，这些菌株属于Pseudomonas otitidis和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aerlgginosa），均能在较高浓度的砷培养液中生存，主要通过还原砷达到对砷的高抗性作用。其中，菌株SM—T1对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的抗性分别达到了60mmol／L和100mmol／L，该菌株最适生长pH值为7．0～8．0，最适生长温度为20℃；在砷浓度未达到致死浓度时，砷浓度对SM—T1的生长速度影响较大，对其最终的生长状况影响较小。这为进一步利用砷抗性菌开展含砷环境的生物修复奠定了良好的基础。

硫酸盐对微生物催化石门雄黄尾矿土壤中砷溶解与释放的影响

石门雄黄矿区土壤长期受到砷的严重污染,但当地常住居民仍然利用砷污染土壤种植水稻等农作物,地球化学分析显示该地区尾矿土壤中存在大量硫酸盐和不可溶性砷。为研究硫酸盐对微生物催化的尾矿土壤中砷溶解与释放过程的影响,采集了湖南石门雄黄矿区的尾矿土壤样品进行了模拟试验,利用厌氧操作技术、分子生物技术等探讨了硫酸盐如何影响微生物介导的尾矿土壤中砷的溶解与释放。石门雄黄矿区的尾矿土壤中存在能够利用乳酸盐作为唯一的电子供体,将不可溶性As(Ⅴ)转化为可溶性As(Ⅲ)的具有显著砷酸盐呼吸活性的呼吸性砷还原菌(DARPs);微生物群落结构分析显示,尾矿土壤微生物群落中存在多种DARP,它们在厌氧条件下促进了尾矿土壤中砷和铁的溶解与释放。值得注意的是,当向尾矿土壤中添加硫酸盐时,微生物催化的砷和铁的溶解与释放显著增加,同时乳酸盐和硫酸盐的含量急剧下降。进一步研究发现,硫酸盐显著增强了尾矿土壤中呼吸性砷还原酶基因的丰度,这表明人类活动中硫酸盐的使用会使当地土壤砷污染加剧。