COD与Fe^0对硫酸盐还原菌还原作用的影响

采用间歇实验方法,分别在不同底物浓度下,分析了影响硫酸盐还原的机理,并考察了加入Fe^0对反应体系的强化作用．结果表明,底物浓度不足会减缓反应速度并降低最终反应结果,但对其反应延迟期没有影响．Fe^0对酶活性有调节作用,可以减小底物浓度变化对反应速度的影响,提高对底物的利用率．体系最终pH值随c(COD)／ c(SO_4^(2-))增大逐渐提高,当c(COD)／c(SO_4^(2-))达到一定值后,最终pH值基本维持恒定．在相同底物浓度下,单质铁强化体系的最终pH值略高于空白体系．空白和单质铁强化两种体系的适宜c(COD)／c(SO_4^(2-))分别在5．1～6．9 和3．9～5．1之间．在相同处理能力下,单质铁强化体系所需底物浓度是空白体系的75％．

膨润土中硫酸盐还原菌对As和N的还原作用

通过微宇宙实验,探究厌氧条件下不同硫酸盐还原菌(Desulfovibrio vlugaris Miyazaki,SRB)活性、外源氮添加量和有机物对膨润土固-液体系中砷(As)和氮(N)形态及浓度的影响,以及二者间的联系。结果表明:与超纯水环境相比,在适宜SRB生长的标准培养液中,As(Ⅴ)从第0天就开始还原成As(Ⅲ),在第7天时As(Ⅲ)达到1 947μg·L^(-1),明显高于超纯水环境中的As(Ⅲ)浓度(1 341μg·L^(-1))。同时,生物还原作用下3种不同细菌生长环境中的NO^(-)_(2)和NH^(+)_(4)都有升高的趋势。在没有外源N添加的控制组,几乎检测不到As(Ⅲ),而在低氮和高氮两种N水平的实验组中,As(Ⅲ)浓度分别高达427μg·L^(-1)和1 341μg·L^(-1),成铵作用和反硝化作用随着N源的输入也变得明显。高低两种水平乙酸钠的添加极大地提高了As(Ⅴ)的还原量,得到的平均As(Ⅲ)浓度分别为控制组的2.0倍和2.5倍。但腐植酸的加入使得As(Ⅴ)还原量减少。进一步实验探究NO^(-)_(2)和As(Ⅲ)的关系,其实验结果显示:亚硝酸钠直接加入As(Ⅴ)溶液共存体系后,可在5 h内将As(Ⅲ)的浓度由低于检测范围提高至14.6μg·L^(-1),因此NO^(-)_(2)可以作为反应中的电子供体,直接参与As(Ⅴ)还原反应。

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%。

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。

硫酸盐还原菌腐蚀防治技术研究

自然环境中硫酸盐还原菌的广泛发育易引起诸多腐蚀性问题,严重影响生态环境质量并危及相关工业安全生产,因此备受广大学者关注。通过梳理文献,对硫酸盐还原菌腐蚀防治技术进行综述。首先基于微生物的代谢过程,简单介绍了硫酸盐还原菌介导的腐蚀行为;其次针对其介导腐蚀,简要概述了物理、化学和生物等防治方法,总结了各方法的应用特性及发展前景;随后主要从微生物活性抑制和产物消耗这2个角度,重点分析归纳了基于硝酸盐还原作用的硫酸盐还原菌腐蚀防治机理,并综述了相关的实践应用研究情况。最后,针对硫酸盐还原菌腐蚀防治技术提出几点思考,并对其进一步发展做出展望。

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。

Fe(Ⅱ)浓度及时序性对硫还原作用去除水体中Sb或As的影响

通过批处理实验模拟的方法在微生物硫还原反应器中按照不同时序加入不同浓度的Fe^(2+)(初始浓度设为10、20、50、100、200、500mg/L)及不同形态的锑(Sb)或砷(As)(Sb(Ⅴ)+As(Ⅴ)或Sb(Ⅲ)+As(Ⅲ),初始浓度均为5mg/L),分析Sb或As加入后0.5h及7d内基质pH、氧化还原电位值(Eh)、总碱度、SO_(4)^(2-)、硫化物等理化指标的变化以及Fe、Sb或As含量的变化,以明确Fe^(2+)浓度及(类)金属加入的时序性对微生物硫还原作用去除水体中Sb或As效率及机理的影响。结果表明,相较于元素的加入时序,Fe^(2+)浓度对处理效果的影响更为显著,低浓度(≤20mg/L)对As的去除没有明显的促进作用,较高浓度(≥50mg/L)则能显著提高As的去除效率;而所有处理中Sb的去除率均达95%以上,使得时序性及Fe^(2+)浓度对于Sb去除的影响较难界定。在微生物硫还原作用处理含有Sb或As的废水时,应考虑添加Fe^(2+)来提高去除效率,而在通过强化微生物硫还原作用治理Sb或As污染的沉积物或壤土时,也需把含铁矿物的环境行为考虑在内,以取得更为显著的治理效果。

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。

硫酸盐还原菌对船体钢材的腐蚀及防护研究进展

海水是一种复杂的电解质溶液,其中富含各类腐蚀性微生物。海洋环境中广泛存在的硫酸盐还原菌(SRB)常附着在船体构件表面引发金属微生物腐蚀,进而加速钢材的腐蚀失效。为更好地了解船体钢材在海洋环境中的微生物腐蚀行为及防护措施,对船体钢材在各种服役环境下的微生物腐蚀特点进行归纳总结,并分析硫酸盐还原菌对金属的微生物腐蚀机理;阐述了海洋腐蚀研究常用的评价技术和分析方法;从钢材本身和服役环境两方面入手,进一步概括了各种SRB腐蚀防护手段的优点和不足;最后提出对未来海洋SRB腐蚀研究的展望,旨在为船体钢材的海洋SRB腐蚀防控提供理论参考。

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。

硫酸盐还原菌对重晶石的生物还原作用

对有机硫化物的研究是近年来有机地球化学研究的一个热门课题。这些化合物一般都与高盐度、强还原沉积环境有关,如塔里木西缘阿克苏地区下寒武统海相沉积岩内所发现的含沥青重晶石结核,从中便检测出了高含量的有机硫化物,并伴生有丰富的元素硫和少量的黄铁矿。

微生物铁还原作用对蒙脱石保存有机物的影响:以硫酸盐还原菌为例

本文研究了微生物的铁还原作用对黏土矿物有机质保存的影响。将一种有机化合物(十二氨基十二酸)插层到一种富铁的蒙脱石(绿脱石)中,利用硫酸盐还原菌(Desulfovibrio vulgaris)分别对插层前后的绿脱石进行作用,以研究该菌对绿脱石结构中Fe3+的还原作用以及层间有机物的影响。结果发现,1Desulfovibrio vulgaris能够还原这2种绿脱石结构中的Fe3+,且电子穿梭体AQDS(蒽醌-2,6-二磺酸)能够增强还原速率和程度;2硫酸盐的存在能够增加还原速率和程度,表明还原过程中生成的硫化物与绿脱石结构中的Fe3+发生了化学还原作用;3通过X射线衍射、红外光谱、总有机碳分析表明,还原后的绿脱石,其结构层内仍有大量有机物,具有一定的稳定性和保存层间有机质的能力。

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。

热化学硫酸盐还原作用对碳酸盐岩气藏的化学改造——以川东北地区长兴组—飞仙关组气藏为例

目前在川东北地区长兴组—飞仙关组已发现普光、渡口河、铁山坡、罗家寨等多个高含H2S的大、中型气田。通过天然气地球化学特征、流体包裹体盐度和岩心及薄片的镜下详细观察后认为,川东北地区长兴组—飞仙关组的大多数气藏遭受了热化学硫酸盐还原作用(TSR)的化学改造,TSR的改造主要表现在3个方面:1使C2+重烃相对于CH4、12C相对于13C优先被消耗,造成天然气干燥系数变大和碳同位素变重;2由于TSR产生的大量淡水的加入,使气藏的原生地层水被稀释,造成地层水盐度降低;3TSR相关流体(烃类和H2S等)与储层岩石之间的相互作用使储层被溶蚀和硬石膏发生蚀变,造成储层孔隙度增大,从而对改善其物性具有重要意义。

塔中地区上奥陶统热液流体与热化学硫酸盐还原作用

对塔中地区奥陶系裂缝充填矿物（方解石、萤石、重晶石等）进行稀土元素、^87Sr/^86Sr值以及流体包裹体测定。结果显示。所有裂缝充填矿物的^87Sr/^86Sr值（0.70889-0.71036）和地层水的^87Sr/^86Sr值都高于碳酸盐岩全岩及同期海水，裂缝充填物流体包裹体的均一化温度较上奥陶统所经历的最高温度高约20％，反映该区存在热液流体，且具有富^87Sr的特征。高^87Sr/^86Sr值的热液流体可能来源于寒武系或前寒武碎屑岩地层；而且该热液流体中Eu^2＋与Sr^2＋具有相似的成因，导致沉淀矿物具有正铕异常，且铕与锶呈良好的线性关系。该热液促使发生热化学硫酸盐还原作用（TSR），导致H2S气体和黄铁矿的产生。另一方面，富^87Sr、相对低温低盐度裂缝充填萤石矿物的存在，反映了本区除受热液流体影响外还受到大气淡水或低温盆地流体的影响。

不同硫酸盐引发的热化学还原作用对原油裂解气生成的影响

由于反应途径或机制不同于裂解反应,硫酸盐热化学还原作用(TSR)很可能会改变油藏中原油的热稳定性和裂解气产量。为了阐明TSR作用对原油裂解气生成的影响,利用黄金管热模拟装置开展了一系列不同硫酸盐和原油的升温热解实验。非烃气体,包括H2S的大量生成表明,石膏和硫酸镁的加入引发了原油的TSR反应,其中,石膏参与的TSR作用对烃类气体的产量和生成活化能无明显影响;相对而言,硫酸镁参与的TSR反应引起了最终甲烷产量约13.1%的降低和大分子气态烃(C2+)稳定性的明显降低;氯化镁的加入导致了硫酸镁体系中H2S产量进一步的增加和烃类气体产量进一步的降低。可以证实,在硫酸镁热解体系中,C2+与活性结构HSO4-发生了氧化还原反应,这也是导致烃类气体产量降低的重要原因。因此,TSR作用对裂解气生成的影响很大程度上受控于地层水中的硫酸盐类型和活性结构的浓度。