纳米零价铁与微生物耦合对地下水修复研究进展

介绍了地下水PRB修复技术、原位生物修复技术和原位化学氧化技术及其特点,总结了nZVI的“核-壳”结构以及物理和化学制备方法,探讨了nZVI降解地下水中重金属、非金属无机物、卤代有机物和抗生素的作用机理,主要包括吸附、氧化/还原、沉淀等原理。阐述了nZVI与微生物耦合体系之间的交互作用机制,分析了nZVI对微生物的促进作用和抑制作用。提出了耦合技术今后的研究重点。

地下水土著微生物菌群吸收维生素强化微生物降解烷烃效率分析

针对我国东北某石油污染地下水低温、低氧和寡营养的环境特点,开展微生物降解烷烃实验.通过批序静态实验确定刺激土著微生物发挥降解作用的营养基质成分,考察维生素B(VB)、维生素C(VC)和维生素H(VH)对土著功能降解菌生长及微生物降解烷烃的影响.实验结果表明:VB_(1),VB_(3),VC和VH对土著微生物的生长有抑制作用,VB_(6)和VB_(12)促进土著微生物生长;维生素对微生物降解烷烃影响主要表现为VB_(6),VB_(12)和VH对烷烃降解在一定程度上有促进作用,维生素组分优化后烷烃降解率为73.91%~89.60%,其中VB12促进作用最明显,5μg/L的VB_(12)促进微生物的生长效果最好;当地下水中烷烃质量浓度为10 mg/L时,在10℃、低氧条件下,加入高效维生素的最佳营养基质7 d时烷烃降解率可达91.17%;烷烃的降解规律符合二级降解动力学方程,R2均大于0.900;相比于未受营养基质刺激作用,当优化后的维生素高效刺激土著菌降解烷烃时,烷烃优势菌属的相对丰度显著提高.

不同海岸带地下水微生物群落结构与多样性差异研究

【研究目的】海水入侵已成为全球沿海地区面临的重大环境地质问题及研究热点,探究海水入侵区地下水微生物群落特征可以对海水入侵的管理与防治起到支撑作用。【研究方法】本研究选取黄渤海地区两个典型海岸带(烟台龙口西海岸及青岛大沽河海岸),基于高通量测序方法对当地地下水微生物进行16S rDNA分析,对比海水入侵程度不同的海岸带地下水微生物群落结构与多样性特征差异。【研究结果】大沽河研究区相比龙口研究区地下水受海水入侵的影响更为严重,地下水TDS含量在1.06~3.19 g/L,以Na-Cl-HCO_(3)和Na-Cl型水为主,而龙口研究区地下水TDS相对较低,以Ca-Na-Cl-HCO_(3)型水为主。Alpha多样性指数表明,龙口研究区地下水微生物的均匀度和丰富度随着海水入侵程度的增强而减小,而大沽河研究区地下水微生物多样性变化复杂。龙口研究区三个监测点地下水微生物群落结构相似,而大沽河研究区的微生物群落结构差异较大。龙口研究区标志微生物为伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales),丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和噬氢菌属(Hydrogenophaga);大沽河研究区标志微生物较少,在阈值St≥4.0时标志微生物仅为变形菌门(Proteobacteria)。龙口研究区地下水TOC和DO与微生物丰度呈现正相关关系;而大沽河研究区中,Na^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等指标与微生物丰度呈显著负相关关系,这与当地受海水入侵时间较长有关。【结论】本研究揭示了在不同程度的海水入侵影响下地下水微生物与环境的响应特征,并表现出了不同的标志微生物,表明微生物指标可作为识别海水入侵的新型有效方法。

土著微生物原位修复技术治理污染地下水的工程化应用现状

近年来中国地下水污染越来越严重,国家对此高度重视。目前国内的地下水修复技术总体较为落后,物耗、能耗较高,且缺乏长效治理手段。土著微生物原位修复技术具有成本低、效果好、不易造成生态安全风险等优点,但是受限于技术水平,土著微生物法修复地下水在中国的工程应用中较少。综述了土著微生物修复地下水的总体工艺,介绍了土壤及地下水中土著微生物的性质及培养模式,对比选取注射井和直推式两种注入技术,以及国内外应用土著微生物修复地下水的工程实例,阐述了土著微生物修复技术在工程化应用中的瓶颈并提出展望。

微生物矿化去除地浸采铀地下水中污染物的试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial-induced Calcium Carbonate Precipitation,MICP)技术能较好地矿化去除地下水中的污染物。本文选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性以及对铀的耐受性,探究初始U(Ⅵ)浓度、Ca^(2+)浓度、pH值、菌液浓度和矿化作用时间等因素对MICP去除污染物的影响,揭示MICP矿化去污的机理。研究结果表明:巴氏芽孢杆菌在pH为4时具有较好的脲酶活性,可以适应含U(Ⅵ)浓度为100 mg·L^(-1)的地下水;当初始pH为4、铀浓度为50 mg·L^(-1)、Ca^(2+)浓度为8000 mg·L^(-1)、MICP矿化作用时间为48 h时,地下水中的U(Ⅵ)的去除率为61%、钙去除率为54%,但当初始pH升高到7时,U(Ⅵ)的去除率增加到91%。Ca^(2+)浓度的升高有助于MICP矿化去除地下水中的U(Ⅵ),但Ca2+浓度过高时其自身的被去除率相对较低。MICP矿化产物的成分为含铀的碳酸钙,其中,铀主要以共沉淀的方式被固定。

地下空间微生物群落分析

地下空间进驻人员的身体健康与空间环境的质量密切相关。文章从国内外地下空间微生物环境、人居健康环境的相关理论研究出发,收集不同深度的地下空间环境样本,并测定其微生物数量和种类,通过分析不同深度地下空间中的细菌、真菌污染状况及其分布特点,为相关人员在深地空间中长期生活和工作提供有效的防护措施。

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。

岩溶地下水环境微生物信息技术应用研究进展

岩溶含水层特有的非均质性使其微生物群落具有多样性,微生物信息技术研究对岩溶地下水资源开发利用和保护具有重要意义。在总结国内外微生物信息技术应用研究现状基础上,分析岩溶地下水环境中微生物来源,重点讨论微生物示踪技术、微生物监测技术在岩溶地下水环境中的应用。认为,由于岩溶含水层的复杂性和微生物的易变异性,微生物信息技术应用过程中对岩溶地下水环境造成的污染风险还需进一步探讨,提出推进微生物信息技术在岩溶地下水资源合理开发利用中的研究展望。

微生物对海水入侵响应特征及指示意义的研究进展

海水入侵是全球性环境地质问题,对沿海城市的供水安全及生态环境造成严重威胁。微生物对环境变化具有高度的敏感性,近年来许多学者开始关注微生物对海水入侵的响应特征,为海水入侵调查研究提供了新的思路与方法。为了充分认识该领域的研究进展,基于Web of Science核心数据库,利用文献计量学可视化分析方法对海水入侵微生物响应特征研究现状、热点及趋势进行分析。文献分析结果表明:该新兴研究领域的成果集中出现在2011年以后,发文量和引文量呈现上升趋势;中国积极参与海水入侵微生物响应特征研究,其发文量及高引用指数均位居世界第二位,研究成果具有较高的学术影响力;由关键词聚类分析可知,该领域热门研究方向包括地下水微生物群落对海水入侵的响应研究、土壤微生物群落对海水入侵的响应研究、元素地球化学循环与微生物作用研究。研究结果表明:咸-淡水交互区微生物群落演替受盐度、溶解氧、温度、有机碳、pH值等多种因子的共同影响,其主控因子随水文地质条件的不同而变化;海水入侵会影响微生物介导的碳、氮、硫、铁等物质循环过程;在含水层中发现的典型海洋细菌及嗜盐古菌对海水入侵的识别具有重要指示意义,相关技术是海水入侵传统调查方法的有力补充,在古海水入侵、现代海水入侵的辨别应用中具有较大优势和潜力。

淮北煤田深层地下水微生物群落特征及其水源示踪意义

煤矿开采及疏水降压,打破了深层地下水的天然平衡系统,导致不同含水层微生物群落的时空变化。利用淮北煤田矿井水文孔采集深度分别为600和750 m的二叠系煤系砂岩含水层(煤系)和石炭系太原组灰岩含水层(太灰)地下水样品,利用16S rRNA基因V4区测序方法,开展深层地下水微生物群落多样性测试与分析。结果表明,煤系水和太灰水样品微生物分类单元(OUTs)数目范围分别为968~3 071和820~3 894,平均值分别为1 980.43和1 847.81。ACE、Shannon和Chao值呈现煤系水>太灰水、Simpson指数呈现煤系水<太灰水的特征,说明地下水微生物群落组成多样性煤系水>太灰水;太灰水和煤系水中主要优势菌门均为Proteobacteria、Bacteroidota和Planctomycetota,相对丰度分别介于41.48%~97.36%、0.57%~48.01%和0.13%~15.29%;煤系水主要优势菌属为Thiovirga、Hydrogenophaga和Flavobacterium,相对丰度分别占煤系水中总菌属的5.98%、4.39%、3.43%。太灰水主要优势菌属为Hydrogenophaga、Acinetobacter、Thiobacillus,相对丰度占比分别为11.13%、4.72%和4.40%;煤系水和太灰水含水层特有OTU数目分别为1 759和4 107个;F^(-)、K^(+)、ORP是影响地下水微生物群落的主要环境因子,K^(+)对太灰水菌群群落丰度的影响大于煤系水,F^(-)对煤系水和太灰水菌群群落影响相差不大;随着含水层深度的增加,F^(-)和K^(+)对菌群群落丰度的影响逐渐增大。淮北煤炭典型污染物F^(-)质量浓度的升高强化了部分菌群,导致微生物群落组成发生变化。由煤田采动造成的地下水污染同时使Thiothrix在太灰水中得以富集。煤系水、太灰水是淮北煤田煤矿开采的主要充水水源,而且具有不同的微生物群落特征,从而为煤矿涌(突)水水源识别提供了一种新的方法,为煤矿水害防治提供保障。

奎屯河流域高氟地下水对微生物多样性的影响

高氟地下水不仅对人体有害而且影响微生物群落结构,为探究高氟地下水环境对微生物多样性的影响,作者在奎屯河流域采集了15组地下水样本进行高通量16S rDNA基因测序,分析高氟和低氟地下水化学特征、微生物的群落结构以及微生物群落与环境的关系。结果表明,研究区地下水偏弱碱性,溶解性总固体(TDS)相对偏高,F-平均含量为1.5 mg/L,地下水类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Na型。低氟组样品在物种丰度与多样性方面占优势且微生物群落相似,而高氟组样品微生物群落存在显著差异。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是研究区地下水的优势细菌门。科水平上,优势菌科均属于变形菌门。化学需氧量(COD)、TDS和F-浓度与地下水中微生物群落结构存在显著关联,TDS、COD和F^(-)浓度与大部分细菌门丰度呈负相关。研究发现高氟地下水环境对微生物丰度和多样性起抑制作用,微生物群落能通过代谢途径减轻高氟地下水的毒性,形成独特的微生物群落结构,表明微生物群落的自身调节作用可为高氟地下水污染防治提供重要保障。

地下水石油污染微生物修复技术前瞻

地下水是赋存于地表以下,具有优良遮蔽性与流动性的全民用水。石油污染地下水危害性大、危害范围广,其治理面临着环境复杂和污染物迁移的双重挑战。微生物修复技术简单实用、可操作性强,是治理地下水石油污染的研究热点。了解微生物修复的发展状况和多方技术应用有助于明确技术缺漏和潜在价值。该研究总结了地下水石油污染危害与溯源、微生物修复研究现状,剖析了影响微生物修复的外部因子、菌间因子,强调了前期方案的可行性,结合微生物修复的作用机制探讨了原位化学修复、生物表面活性剂、热处理等与微生物修复的组合效果,并针对现阶段研究的不足和未来研究方向提出改进建议与展望。

地下水原位修复过程中微生物群落结构的变迁

针对主要受三氯乙烯(TCE)和二氯乙烯(DCE)污染的地下水,将复合药剂注入地下,在缺氧/厌氧条件下,经30 d的修复,可以使TCE完全去除,同时使DCE浓度降至风险控制值以下.注药前,地下水中变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度高达95.44%.注入复合药剂后,厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度增至53.45%.同时,具有TCE和DCE降解功能的梭菌属(Clostridium)和毛球菌属(Trichococcus)在复合药剂的刺激下富集,其相对丰度从0分别增加到35.17%和14.00%,成为了新的优势菌属,使受污染的地下水得到有效修复.热图分析表明,复合药剂对TCE和DCE降解微生物的生长繁殖起到了促进作用.通过分析地下水中微生物群落结构的变化可以间接评估地下水的修复效果.

干旱绿洲长期微咸地下水灌溉对棉田土壤微生物量影响

由于淡水资源的缺乏,利用微咸地下水灌溉是干旱绿洲普遍采用的一种灌溉措施。该文对北疆棉区长期利用微咸地下水灌溉的土壤微生物和酶活性进行了研究。结果表明,长期微咸地下水灌溉土壤的含盐量比渠水灌溉上升61.5%,显著增加了棉田耕层土壤盐分(P<0.05),土壤可交换性钠百分率(ESP)升高3.2倍,并造成土壤碱化。微咸地下水灌溉纤维素酶、脲酶等、转化酶及过氧化氢酶4种酶活性分别降低了21.3%、50.9%、50.0%和10.5%,但在微咸地下水灌溉条件下多酚氧化酶和碱性磷酸酶的活性显著升高。微咸地下水灌溉对土壤微生物有明显抑制作用,长期微咸水灌溉使土壤微生物量碳、氮分别降低24.4%和42.4%,但对微生物量磷影响不显著。微生物量和酶活性与棉田土壤肥力密切相关,长期微咸地下水灌溉导致有机质、全氮分别降低26.8%和28.0%。长期微咸地下水灌溉影响了土壤生物质量,不利于绿洲农田土壤的持续利用。

地下水人工回灌过程中微生物堵塞的预测

基于微生物生长模型与多孔介质渗透理论,耦合微生物生长量与介质渗透性变化的定量关系,建立了地下水回灌过程中沿入渗途径上微生物堵塞程度的预测模型.进而利用该模型,计算了平谷地区采用不同雨洪水源进行地下回灌可能引起的微生物堵塞程度,结果显示微生物堵塞主要发生在近地表的0.5m范围内,渗透系数降低幅度最大仅为2.3%.

地下渗滤基质中微生物空间分布与污水净化效果

利用混菌法和稀释法,测定了稳定运行的地下渗滤系统不同深度的基质中微生物数量,并对其与污水净化效果进行了相关性分析.结果表明,不同空间位置的基质中微生物数量不同;不同月份基质中微生物数量变化不大;基质中微生物数量与COD、TN、NH4+-N去除率有显著的相关性,说明微生物的作用是其主要去除途径;但基质微生物数量与TP的去除率相关性不显著,说明TP去除与微生物基本无关.

微生物修复石油污染地下水的实验研究

为修复陕北黄土区石油污染地下水，采用优化土著微生物菌群的生物技术，进行了地下水中石油的降解与修复实验研究。在实验装置内加入了1．5％的优化菌群制剂，优化出的菌群初步鉴定主要有：假单胞菌属、微球菌属、放线菌属、真菌类的青霉属和曲霉属等。实验结果显示，在实验装置中人为添加石油含量为182．5mg／l、862．5mg／l、1695．0mg／l时，经过28～37d的微生物修复，地下水中石油的降解率为27．47％-92．46％，而无菌对照中的石油含量变化在5％以内，说明在无菌条件下地下水中石油降解缓慢。该实验过程验证了微生物修复技术在地下水石油污染修复中的有效性，探索了应用的可行性。

地下空间空气中微生物调查

目的通过对51个地下空间空气中微生物检测,了解地下空间空气中微生物污染状况。方法1992—2004年对华北地区51个地下空间,按通风状况分为密闭型(12个)、通风型(21个)、半密闭型(18个)。用撞击法和沉降法检测空气中细菌总数、真菌数、链球菌及厌氧菌。分离出的黄曲霉菌用ELISA方法检测黄曲霉毒素B1。结果地下空间空气中细菌总数符合GJB3768—1999《屯兵坑道环境卫生学要求》,半密闭型地下空间房间和通道空气中细菌总数、真菌数的监测结果均高于相应对照(P<0.01)。鉴定出的2845株真菌中,青霉属及曲霉属为优势菌,分别占41.5%及19.1%。73株黄曲霉菌中黄曲霉毒素B1阳性者9株,占12.3%。通风型、密闭型地下空间通道和房间空气中厌氧菌高于相应对照组(P<0.01或P<0.05),链球菌与相应对照组相比,差异无统计学意义。密闭型通道空气中厌氧菌分别是半密闭型及通风型通道的4.2倍及3.8倍。结论地下空间房间和通道空气中含有大量真菌和厌氧菌,对进驻人员健康有一定危害。

微生物处理地下水石油污染的应用研究

探讨中国淄博地区地下水源石油污染的微生物治理技术 .从污染地分离筛选出1 0株除油菌 ,经测定单菌株的降油率在 2 0～ 50 % ,混合菌群MZ940 2的降油率可达71 .4% .在含油地下水模拟反应器中 ,当投菌浓度保持在 1 0 6 个·ml- 1 时 ,混合菌群MZ940 2的降油率可达 53.1 % .在地下水石油污染的现场治理时 ,MZ940 2的投菌量为1 0L·d- 1 ( 1 0 9个·ml- 1 ) ,1 1d后在地下水流段面形成较稳定的微生物带 ,降油率保持在35%左右 .经初步鉴定 ,所投加的MZ940 2菌群未发生变异 .

模拟地下水环境微生物降解甲苯的研究

采集某加油站附近的土样 ,进行富集、培养、分离纯化 ,获得一系列降解甲苯的菌株 ,选择了出降解率最高的菌株进行诱变 ,再筛选出降解特效菌株 ,并模拟地下水环境进行驯化 .菌株在 1 2d内对甲苯的降解率达到 93 5 % .利用渗流槽模拟扩大降解实验 ,第 1 1天甲苯的降解率达 87 3 % ,第 1 5天达到 95 2 % 。