硫酸盐还原菌的生长因子分析及脱硫性能研究

硫酸盐还原菌(SRB)是一类利用有机物还原SO_(4)^(2-)产生硫化物的细菌。SRB可用于处理含SO_(4)^(2-)废水,但是脱硫效果受温度、环境pH、S^(2-)质量浓度、m(COD)/m(SO_(4)^(2-))等因素限制。基于此,本研究采用批量实验,综合分析温度、环境pH、S^(2-)质量浓度和m(COD)/m(SO_(4)^(2-))这4个影响因素对SRB生长的影响,并探究SRB在不同环境下的脱硫性能。结果表明:培养14~86 h时,SRB处于对数期,此时其活性最高;SRB的最佳生长温度为35℃;体系中的S^(2-)会影响SRB生长,当S^(2-)质量浓度增加时,不仅会抑制SRB的代谢活性,甚至可导致SRB细胞凋亡;SRB能在环境pH为5~8的条件下存活,当pH为7~8时,SRB的代谢最旺盛;最适宜SRB生长的m(COD)/m(SO_(4)^(2-))为2。在最佳条件,即温度35℃、pH=7、m(COD)/m(SO_(4)^(2-))=2条件下,采用Starkey培养基培养处于对数期的SRB 8 d后,溶液OD600、pH、ORP、电导率(EC)、SO_(4)^(2-)去除率分别为1.33、8.78、-393 mV、2.90 mS/cm、84.77%。

硫酸盐还原菌利用玉米发酵液为碳源还原地下水中的硫酸盐

将玉米发酵液作为微生物硫酸盐还原体系的碳源,可大幅降低还原成本,对实现硫酸盐废水经济、高效处理具有重要意义。探究了复合碳源比例、碳硫比(C S)和pH等对硫酸盐还原菌(SRB)还原硫酸盐的影响。结果表明:在初始SO_(4)^(2-)浓度为(1000±50)mg L时,5种复合碳源比例均能获得较好的硫酸盐还原效果,剩余SO_(4)^(2-)浓度均小于地下水质量标准Ⅳ类水质350 mg L要求;当初始C S=0~3.5时,随C S比升高,SRB的硫酸盐还原速率增加,但碳源的硫酸盐还原利用效率下降;在初始pH接近7.0时SRB硫酸盐还原活性最佳。反应体系pH和ORP值的变化可准确指示细菌活性变化。

一株硫酸盐还原菌脱硫固铀性能及其固铀稳定性研究

从某铀矿山周边土壤中富集分离出一株硫酸盐还原菌A1_(S)XC21Q,研究了该菌株在不同pH、温度、SO_(4)^(2-)浓度下的脱硫和固铀性能,及其固铀产物的稳定性。结果表明:pH升高有利于该菌对SO_(4)^(2-)和铀的去除,初始pH为5.5~7.0条件下,SO_(4)^(2-)和铀的去除率均可达到95%以上;初始SO_(4)^(2-)浓度增加会降低菌株对SO_(4)^(2-)和铀的去除率,但在SO_(4)^(2-)浓度为2000 mg/L条件下,SO_(4)^(2-)和铀的去除率仍可达到75.42%和50.57%;温度升高可显著加速SO_(4)^(2-)和铀的去除,25~35℃条件下,SO_(4)^(2-)和铀的去除率均达到95%左右;A1 S XC21Q菌株可将富集于其表面的铀转移到细胞内部并形成多个“核状”磷酸铀酰络合物,形成的固铀产物稳定。从A1 S XC21Q菌脱硫固铀效果及其固铀产物稳定性来看,该菌有望用于后续酸法地浸铀矿山退役采区地下水生物修复技术试验研究中。

不同稻虾模式对硫酸盐还原菌群落结构及多样性的影响

硫酸盐还原菌(SRB)作为一种土壤中普遍存在的微生物,在生物地球化学循环中发挥关键作用。本研究以常规水稻单作模式为对照(CK),无环沟式稻虾(水稻和克氏原螯虾)共作模式(RS_(0))、有环沟式稻虾轮作模式(RS_(1))与有环沟式稻虾共作模式(RS_(2))为研究对象,采用16S rDNA高通量测序技术,探究不同稻虾模式对土壤硫酸盐还原菌(SRB)群落结构及多样性的影响。结果表明:与CK相比,3种稻虾模式均显著降低了水稻成熟期土壤氧化还原电位(Eh)和硫化物、硫酸盐、全硫含量,提高了pH和有机质、速效钾、碱解氮含量,其中RS_(0)提升效果最为显著;3种稻虾模式SRB群落结构存在差异:RS1、RS2和RS0处理的δ-变形菌纲相对丰度比CK分别下降46.00%、63.61%和51.94%,而α-变形菌纲则分别提高402.52%、441.01%和584.17%。3种稻虾模式硫酸盐还原菌Observed_species指数、Shannon指数和Simpson指数与CK相比均显著提高,但不同稻虾模式间丰富度及多样性没有显著差异。RDA分析表明,速效钾、Eh、有机质、有效磷、碱解氮、硫酸盐、硫化物、全硫和pH是影响稻田土壤SRB群落结构的影响因子,其中全硫和硫化物是主要因子。综上,稻虾模式能维持或者提高稻田土壤养分状况和SRB群落丰富度及多样性,改善稻田土壤SRB群落结构,结果可为稻虾种养土壤生态健康及稻田综合种养土壤微生物研究提供参考和支撑。

硫酸盐还原菌在顶空体积变化条件下所致镍的微生物腐蚀研究

目的通过改变厌氧瓶内顶空体积,研究硫酸盐还原菌(SRB)对金属镍的微生物腐蚀(MIC)机理,进而为镍基合金的腐蚀防护提供依据。方法通过生物学检测技术、表面分析技术和电化学技术,评估了金属镍的MIC行为。结果随着顶空体积的增大,更多的H2S以气体的形式析出到顶空,液相中硫化物浓度越低,SRB浮游和固着细胞数越高,点蚀坑越深,镍的腐蚀速率越高。在200mL的固定培养基体积下,顶空体积为90 mL和450 mL的镍试样失重分别是10 mL时的1.1倍和1.4倍,相应的点蚀坑深度分别增加了1.6倍、2.3倍。在孵育7 d后,顶空体积为450 mL时低频阻抗模值最低,同时获得最大的腐蚀电流密度,达到7.64×10^(-6) A·cm^(-2)。结论利用细胞外镍氧化释放的电子在SRB细胞质中进行硫酸盐还原在热力学上是有利的,SRB所导致的镍的腐蚀属于EET-MIC。

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。

Fe(Ⅱ)投加时序对硫酸盐还原菌处理不同形态As或Sb的影响

在硫酸盐还原菌(SRB)基质中按照不同时序加入50 mg/L Fe(Ⅱ)及不同形态的As或Sb(初始质量浓度均为5 mg/L),设计4个处理(T1,同时加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)和Fe(Ⅱ);T2,提前2 d加入Fe(Ⅱ)后再加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ);T3,同时加入As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)和Fe(Ⅱ);T4,提前2 d加入Fe(Ⅱ)后再加入As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)),分析实验过程中基质pH、氧化还原电位、光密度(OD_(600))、总碱度、SO_(4)^(2-)、硫化物、Fe、As或Sb含量等随时间的变化,以明确Fe(Ⅱ)对As、Sb的去除效率及机制的影响。结果表明,在硫化物较为充足的基质中(硫化物残余量>8 mg/L),各处理7 d时Sb的去除率均可达98%以上,As的去除率则为38.42%~87.36%,实验后期基质中As、Sb出现复溶,总体上Sb较As易固化;Fe(Ⅱ)提前加入有助于As、Sb的去除,但相较于Fe(Ⅱ)的投加时序,As、Sb自身形态对去除效果的影响更为显著,As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)比As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)具有更快的去除速率和更高的去除率,14 d后T3、T4的Sb残余量低于检出限,As的残余量则分别为1.94、0.62 mg/L。因而,通过硫还原作用处理含As、Sb废水时,除了通过添加适量Fe(Ⅱ)提高去除率,还需采取适当的措施促进As、Sb还原,以取得更为显著的固化效果。

硫酸盐还原菌修复四川某典型铜矿选冶渣复合重金属污染研究

为实现铜矿选冶渣复合重金属污染的修复治理,以四川某铜矿选冶渣为研究对象,采用硫酸盐还原菌为固化/稳定化微生物,探讨了其生长特性、溶液中重金属离子变化规律及修复效果。结果表明,硫酸盐还原菌在修复铜矿选冶渣时生长迅速,适合作为修复复合重金属污染的微生物;由于铁、锌、铜、铅等重金属活性差异较大,因此其固化效果亦有显著差异;修复30 d时,重金属Cu、Pb、Zn、Fe的最佳接种量分别为5%、10%、15%和15%,生物有效性降低率分别为72.36%、98.37%、43.01%和79.31%;随着固化时间的增加,溶液中重金属离子的浓度先增后减,但并不影响其修复效果。因此,硫酸盐还原菌可同时修复多种重金属离子,有效解决某铜矿选冶渣中铁锌铜铅的复合重金属污染。

硫酸盐还原菌检测方法研究进展

国内外对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)已开展了众多测定方法研究,但这些方法应用条件各异,且普遍存在各方面限制,从而造成测量结果不精确的问题。本研究对硫酸盐还原菌的鉴定、量化和应用等方面的研究进展进行了综述,并分析其在各种情况下的应用情况。根据方法学的理论基础,主要基于细菌培养、遗传基因、特异性生物酶和生物传感器4大类原理,对SRB含量检测理论进行了分类,分析了其各自优缺点,并对其应用中面临的问题进行了剖析。同时,针对油气田中SRB评估与治理的现实需要,提出了硫酸盐还原菌含量测定与腐蚀活性监控技术的研究方向。

铁炭微电解与硫酸盐还原菌耦合修复铀尾矿库渗滤水的研究

设计了铁炭微电解-硫酸盐还原菌(Fe/C-SRB)、铝炭微电解-硫酸盐还原菌(Al/C-SRB)、炭-硫酸盐还原菌(C-SRB)、铁炭微电解(Fe/C)、铝炭微电解(Al/C)和炭(C)6个反应器,并研究了它们修复铀尾矿库渗滤水中U、Mn、Zn、SO_(4)^(2-)以及NO_(3)^(+)的效果。结果显示:经过2.5 h,Fe/C-SRB系统出水U浓度降至0.05 mg/L以下;1 d后,Mn浓度降至10 mg/L以下;1 d后,Zn浓度降至0.05 mg/L以下;10 d后,SO_(4)^(2-)浓度降至50 mg/L以下;18 d后,NO_(3)^(+)浓度降至10 mg/L以下,均达到了相关国家排放标准,并运行稳定,处理效率显著高于其他反应器。60 d时,Fe/C-SRB系统填料中具有还原U(Ⅵ)功能的微生物Desulfotomaculum、Desulfovibrio和Desulfosporosinus群落丰度总和达到61.45%,与Al/C-SRB、C-SRB、Al/C、Fe/C和C系统相比,分别高了40.35%、60.06%、57.22%、59.73%和52.46%;渗滤水中33.20%的U(Ⅵ)被微生物和铁还原成U(Ⅳ)。本研究表明Fe/C-SRB是一种具有应用前景的修复铀尾矿库渗滤水的方法。

硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水的研究进展

国内外常用的酸性矿山废水AMD的物理和化学修处理技术存在多种缺点,以硫酸盐还原菌(SRB)为主导的微生物法具有成本低、效果好及环境友好的优势,成为研究热点。文章对AMD的形成和危害进行了简要介绍,对比了常用的AMD处理技术的优缺点,重点阐述了利用SRB处理AMD的研究进展。总结了SRB处理AMD的机理、受到的影响因素和SRB固定化的方法与现状,对SRB处理AMD的未来研究趋势进行了总结和展望。

南海A油田硫酸盐还原菌群落组成分析

文章的主要目的是探究南海高温A油田油藏酸蚀的生物学成因,对油藏内源硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)进行定量分析,同时借助高通量测序技术对SRB群落的组成进行分析。从而证实了在高温油田中SRB的增殖代谢活动,能为治理海上高温油田硫酸盐还原反应引起的酸蚀问题提供依据和指导。

硫酸盐还原菌浓度检测和腐蚀活性监测方法研究进展

国内外已形成多种硫酸盐还原菌(SRB)浓度检测和腐蚀活性监测方法,适用条件各有差异。详细论述了SRB浓度检测和腐蚀活性监测方法的研究进展。首先基于方法形成的理论基础对SRB浓度检测方法进行了分类,主要包括基于细菌培养、基于SRB代谢物质、基于遗传基因、基于特异性生物酶和基于生物传感器5大类;并分别选取具有代表性的绝迹稀释法、同位素标记法、PCR技术、酶联免疫吸附法和电化学传感器等经典方法,重点阐述各类方法的操作要领和应用特征。其次基于SRB的腐蚀机理,探讨了形成SRB腐蚀活性连续监测方法的理论基础,据此将监测方法分为基于生物膜演变和基于代谢产物积累两类方法;并针对目前已形成的电化学监测方法和硫离子选择电极法阐述了研究进展,剖析了实际应用中存在的问题。最后结合油气田对SRB腐蚀评价和控制的实际需求,对SRB浓度检测和腐蚀活性监测方法的发展趋势进行了展望。

某硫酸盐还原菌株的分离及其在煤矸石山酸化污染修复中的应用

煤矸石堆场氧化导致的高盐酸性废水是严重危害煤矿区环境质量的污染源之一。利用硫酸盐还原菌进行生物固硫,能够有效控制煤矸石氧化产酸及其造成的污染。针对已知的硫酸盐还原菌多为严格厌氧菌、依赖外加碳源、难以应用于露天煤矸石山的问题,从酸性煤矸石堆场周边土壤中分离、筛选出一株兼性厌氧硫酸盐还原菌,分析菌株的16S r RNA基因序列、形态和生理生化特性,并利用柱状淋溶实验测定该菌株对煤矸石酸化污染的修复效果。结果表明:该菌株与Bacillus subtilis具有99.93%同源性,外形为杆状,大小(0.4~0.6)μm×0.2μm,最适生长温度范围为25~35℃,在p H为4~8的环境中均生长良好。该菌株对外加碳源的依赖性低,在无任何外加碳源的好氧条件下,接种该菌株18 d后,可将已酸化煤矸石的p H由3.09提升至4.62,同时去除48.25%的硫酸盐离子和88.40%以上的重金属离子,有效控制煤矸石堆场高盐酸性废水的产生。

海南红树林沉积中硫酸盐还原菌群落的特征

在海南北部的红树林及其附近光滩区域,通过高通量测序技术研究了原位沉积中硫酸盐还原菌(SRB)群落结构的季节差异,检测了重金属铜和锌的赋存形态,并分析了相关生态环境因子对SRB群落的影响。结果显示,红树林沉积中SRB的多样性在旱季显著高于雨季,旱季光滩中SRB的多样性最高;在科的水平上,红树林沉积中索利氏菌科(Solibacteraceae)的相对丰度在旱季和雨季都为最大,但SRB群落组成结构在旱季和雨季显著不同;在光滩沉积中,在旱季相对丰度最大的是索利氏菌科,而雨季则为脱硫球茎菌科(Desulfobulbaceae)。相关性分析表明,沉积中的总氮、总磷、pH和特定赋存形态的铜和锌与SRB群落结构的季节性差异显著相关。本研究结果有助于阐明红树林沉积中SRB群落结构特征的季节性差异及其影响机制,为利用红树林进行重金属生态修复提供参考。

基于硫酸盐还原菌的含镉酸性矿山废水的治理及微生物群落特征

酸性矿山废水(AMD)危害是采矿业面临的最严重的环境问题之一。利用硫酸盐还原菌(SRB)处理AMD是一种低碳、绿色、经济,具有广阔应用前景的技术。本文从煤矿煤层水中富集到一组硫酸盐还原菌群(SRBs),进行高通量测序后发现具有硫酸盐还原能力的是脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫弯曲孢菌属(Desulfosporosinus)、脱硫生孢菌属(Desulfurispora)。探究了SRBs在不同初始Cd2+浓度下的生长、硫酸盐还原和Cd2+的去除情况,及在不同重金属浓度的模拟AMD中微生物群落的特征。结果表明,随着Cd2+浓度的增加,OD600逐渐降低,SO42-和Cd2+的去除率也逐渐降低。当Cd2+浓度为5 mg/L时,OD600、SO42-和Cd2+的去除率均达到最大,分别为0.706、100%和100%。利用高通量测序研究SRBs处理不同重金属浓度的矿山酸性废水中微生物群落特征表明,一定范围内,重金属离子浓度的增加并不会显著改变该SRBs的群落结构,该SRBs具有较好的重金属耐受性。此外,微生物相关性网络分析表明,具有硫酸盐还原能力的菌属脱硫弯曲孢菌属(Desulfosporosinus)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、脱硫生孢菌属(Desulfurispora)与其他菌属共同促进硫酸盐还原过程的发生。因此,该SRBs具有良好的硫酸盐还原能力和重金属耐受性,可用于含重金属酸性矿山废水的治理。

铝合金表面非晶碳薄膜在硫酸盐还原菌作用下的腐蚀行为

采用等离子体增强化学气相沉积技术在7A04铝合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,利用电化学阻抗谱与动电位极化曲线对基体与DLC薄膜在硫酸盐还原菌(SRB)中的腐蚀行为进行研究,通过红外光谱及拉曼光谱对腐蚀产物结构进行表征。实验结果表明,随着浸泡时间的增加,7A04铝合金自腐蚀电流密度从1.151×10^(-7)A/cm^(2)增大至1.968×10^(-5)A/cm^(2)。镀有DLC薄膜的铝合金的自腐蚀电流密度小于基体,且随着浸泡时间的增加变化不大,在SRB溶液中表现出优异的耐蚀性。红外光谱、拉曼光谱及电化学阻抗谱的结果表明,镀有DLC薄膜的7A04铝合金在SRB溶液浸泡过程中,表面吸附较多的微生物及其代谢产物,薄膜表面耦合微生物膜是抑制SRB腐蚀的主要原因。

页岩气田含氧管道内硫酸盐还原菌生长特性

为了明确页岩气管线中硫酸盐还原菌的生长特性,采集某页岩气集气管线水样,并富集纯化其中的硫酸盐还原菌(SRB)。提取SRB的DNA并通过基因扩增技术(Polymerase Chain Reaction, PCR)对SRB群落特征进行了描述,定量测试了SRB在溶解氧环境下的生长特性。结果表明:页岩气集气管道内的SRB主要分为Bacteroidota、Firmicutes和Desulfobacterota。溶解氧的浓度对SRB的生长代谢有影响,在0~2.5 mg/L溶解氧下,SRB仍能大量生长繁殖;在4.5 mg/L及以上溶解氧下,SRB的生长代谢被完全抑制,说明在页岩气集气管道内,SRB能在低浓度O2条件下生长繁殖。

杀菌剂对铁细菌和硫酸盐还原菌的灭活试验研究

微生物腐蚀是火电厂二次水管道的主要腐蚀方式之一。本文探究了氧化性杀菌剂次氯酸钠(投加浓度为0.10 mg/L、0.05 mg/L、0.02 mg/L,反应时间为1 min、5 min、10 min、40 min、80 min)和非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮(投加浓度为50 mg/L,反应时间为2 d,4 d,5 d,6 d,7 d)对给水管道中铁细菌、硫酸盐还原菌的杀灭效果,试验结果表明:次氯酸钠杀菌效果优于异噻唑啉酮,浓度大于0.05 mg/L的次氯酸钠可基本杀灭铁细菌、硫酸盐还原菌,50 mg/L的异噻唑啉酮在2 d内对这2种细菌可以达到100%去除率。

海底注水管道硫酸盐还原菌腐蚀治理分析与试验

渤海油田某中心平台CEPX的海底注水管道投运4 a,现场取样分析结果显示管道内硫酸盐还原菌(SRB)浓度在10000个/mL以上,整体腐蚀率超过15%。通过研究分析,该条海底注水管道腐蚀的主要原因是SRB引起的垢下腐蚀。针对此项问题,平台作业人员通过优选杀菌剂、优化注入点、改变杀菌剂冲击加药的浓度和频次以及缩短海底管道清管作业的周期,实现了对注水管道内硫酸盐还原菌的治理,有效控制了管道的腐蚀速率。