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。

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。

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。

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。

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.

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。

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁(n ZVI/SB)对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大(231.80 mg/g)。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。

微生物的耐酸驯化及其对低pH值地浸铀矿山地下水修复的影响

为增强微生物对低pH值环境的耐受能力,提高微生物在低pH值地浸铀矿山地下水中去除NO^(-)_(3)及水解植酸钠的能力,对琼氏不动杆菌和伯克霍尔德菌进行了耐酸梯度驯化,并对比研究了驯化前后菌株的耐酸能力。对于去除NO^(-)_(3)的能力及水解植酸钠的能力,与原始菌株相比,琼氏不动杆菌经过梯度驯化后,在pH值为3.0的地浸铀矿山地下水中,生物量提高了1.5倍,去除NO^(-)_(3)的能力提高了3.9倍;伯克霍尔德菌的生物量提高了11.8倍,水解植酸钠的能力提高了47.6倍。结果表明,对微生物进行耐酸梯度驯化,可以提高微生物对低pH值地浸铀矿山地下水的耐受能力和修复性能。

高放废物玻璃固化与人造岩石固化技术的研究进展

高放废物的处理和处置是世界各核能国家面临的重大挑战。高放废物处理和处置的技术路线是先将其固化,再将其深埋。高放废物的固化有玻璃固化及人造岩石固化两种。玻璃固化已发展成一项成熟的技术,人造岩石固化尚在研发中。由于人造岩石固化工艺更简单,固化体抗浸出性能更优,稳定性更好,已引起世界各核能国家的关注,有可能取代玻璃固化而成为新一代固化技术。本文对玻璃固化和人造岩石固化的类型、机理和优缺点进行了系统的分析,对人造岩石固化的发展方向提出了建议。

解磷菌改性生物炭去除水中铀(Ⅵ)的效能与机理

采用解磷菌(PSB)对猪粪生物炭(PMBC)改性制得改性生物炭(PMBC+PSB),探讨了其对水中U(Ⅵ)的去除效果与作用机制。采用SEM、EDS、TEM、XRD、FTIR、XPS、BET对样品进行了表征。结果表明,PMBC改性24 h制得的生物炭(PMBC+PSB24)去除U(Ⅵ)效果最佳,其内壁孔洞明显增多,其比表面积和总孔体积相较PMBC分别增加了88.1%和40.8%。当温度为30℃、pH为4、U(Ⅵ)初始质量浓度10 mg/L、PMBC+PSB24投加量0.02 g/L时,PMBC+PSB24对水中U(Ⅵ)去除率达99.46%。PMBC+PSB24对水中U(Ⅵ)最大吸附容量达533.078 mg/g,相较PMBC对水中U(Ⅵ)去除率提升26.97%,吸附过程符合Freundlich等温模型与拟二级动力学模型。PMBC+PSB24表面和菌体内部均出现放射状晶体,该晶体为变钾铀云母[K(UO_(2))(PO_(4))·3H_(2)O],其表面官能团丰度较PMBC提高,参与吸附的主要为羟基和磷酸基团。改性生物炭主要的除U(Ⅵ)机理为表面络合和矿化沉淀。经过5次吸附-解吸循环后改性生物炭的吸附量较新鲜改性生物炭仅下降8.90%,具有良好的再生性能。

含铀凋落物腐解前后微生物群落结构特征及多样性分析

采集含铀凋落物腐解前后土壤样本,通过Illumina Miseq高通量测序技术研究腐解前后土壤微生物的多样性及群落结构,解析含铀凋落物腐解前后土壤微生物群落结构特征及其变化规律,为发掘潜在含铀生物质降解菌种提供理论基础。通过高通量测序,分别获得158781条细菌和242198条真菌的有效序列,菌群Alpha分析显示,腐解后细菌的多样性和丰富度增加,真菌的多样性和丰富度减少。通过微生物群落结构解析,发现腐解前后门水平上始终存在的优势菌群,细菌中为绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria);真菌中为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、unclassified_Fungi和被孢囊门(Mortierellomycota)。结果表明,含铀凋落物腐解后,凋落物内的铀被释放到土壤中,改变了土壤微生物群落结构。腐解后土壤中可识别的优势菌群功能主要集中在对纤维素、半纤维素、木质素的降解和铀的浸出。热酸菌属(Acidothermus)和软盘菌属(Mollisia)可能是降解凋落物和浸出铀较好的微生物组合。

铀矿冶低剂量γ射线辐照对淋巴细胞凋亡的影响

淋巴细胞凋亡在其发育中起着重要的作用,淋巴细胞凋亡率升高可能会引起免疫缺陷,抑制淋巴细胞凋亡率可能会促进淋巴瘤的发展。铀矿冶低剂量γ射线辐照会诱导淋巴细胞的凋亡,流式细胞术检测结果表明,淋巴细胞在接受剂量率为14μGy/h的低剂量率γ射线辐照的21 d内凋亡率逐渐增高,并基本呈线性增加趋势。全转录组测序结果表明,低剂量γ射线辐照后,淋巴细胞内共有1677个表达差异显著(任意两组间p值<0.05)的基因,主要与细胞对压力的反应、细胞周期、DNA构象变化、DNA修复、细胞蛋白分解代谢过程、病毒致癌机理、染色体分离、p53的转录调控相关。低剂量γ辐射会激活肿瘤抑制蛋白p53,最终使细胞凋亡率升高。

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。

新疆某地浸砂岩型铀矿中铀赋存形态的研究

以新疆某地浸砂岩型铀矿为研究对象,参考Tessier逐级化学提取方法,对10件矿芯试样进行铀赋存形态的研究。将铀赋存形态分为可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机物结合态和残渣态,其中前4种形态铀为活性铀,残渣态铀为惰性铀。研究结果显示,无论是试样间还是同一试样内,铀的形态分布特征都存在明显的差异。各形态铀的含量(平均值)占总量铀的比例为:残渣态(37.75%,RSD为1.80%)>碳酸盐结合态(20.56%,RSD为2.72%)>可交换离子态(15.51%,RSD为1.85%)>硫化物及有机物结合态(14.26%,RSD为2.08%)>铁锰氧化物结合态(11.91%,RSD为1.75%),表明残渣态铀是砂岩型铀矿石中铀的重要赋存形式。针对目前酸法地浸工艺,活性铀是可被浸出的部分,而惰性铀对资源回收是无效的,对于残渣态铀所占比例较高的铀矿石,铀的浸出值较低,在地浸过程中依靠提高溶浸剂的酸度和增加氧化剂对提高浸出率是无益的。

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。

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。