【摘 要】
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地下水是自然界水循环与水资源重要组成部分,也是人类的宝贵水源。然而矿产资源开采、冶炼以及核能源广泛应用使地下水重金属(铬,铀等)污染问题日益严重。尤其是六价铬[Cr(Ⅵ)]、六价铀[U(Ⅵ)]等重金属污染问题已经引起国内外学者广泛关注。利用驯化后的微生物来解决地下水中Cr(Ⅵ)、U(Ⅵ)污染是一种高效、经济和绿色环保有前景的技术,自养微生物可以结合固体电子供体高效修复重金属污染的地下水,并避免二次
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地下水是自然界水循环与水资源重要组成部分,也是人类的宝贵水源。然而矿产资源开采、冶炼以及核能源广泛应用使地下水重金属(铬,铀等)污染问题日益严重。尤其是六价铬[Cr(Ⅵ)]、六价铀[U(Ⅵ)]等重金属污染问题已经引起国内外学者广泛关注。利用驯化后的微生物来解决地下水中Cr(Ⅵ)、U(Ⅵ)污染是一种高效、经济和绿色环保有前景的技术,自养微生物可以结合固体电子供体高效修复重金属污染的地下水,并避免二次污染等问题。本研究首先利用天然含Fe(Ⅱ)矿物作为无机电子供体进行Cr(Ⅵ)自养生物还原,马基诺矿去除效果最好,在96 h内达到98.1±1.21%。然后以马基诺矿作为电子供体,贝壳为无机碳源进行连续流柱实验,并研究了生物及非生物过程对C(Ⅵ)去除的贡献分别为76.0±1.12%和24.1±1.43%,鉴定了还原产物,并发现马基诺矿逐渐演变为磁黄铁矿。高通量16S rRNA基因测序表明,马基诺矿驱动的Cr(Ⅵ)还原是通过微生物协同相互作用来介导的。然后通过批实验研究了不同固体电子供体生物还原U(Ⅵ)的可行性,零价铁[Fe(0)]去除效果最好,240 h内去除率为95.9±1.22%。研究在连续流柱实验系统中以Fe(0)作为电子供体生物自养还原U(Ⅵ)过程,并研究了初始U(Ⅵ)浓度,水力停留时间变化以及添加硝酸盐等不同因素对U(Ⅵ)去除的影响。U(Ⅵ)被还原为U(IV),Fe(0)最终被氧化为Fe(ⅡI)。主要的功能微生物是Simplicispira,Delftia,Anaerolinea,Clostridium。最后探究了在微生物作用下以Fe(0)作为电子供体模拟Cr(Ⅵ)和U(Ⅵ)混合污染的修复。160 d的连续流实验显示,Cr(Ⅵ)去除效率高并且先于U(Ⅵ)去除。通过16S rRNA技术显示连续流柱实验反应器中微生物群落发生了显著变化。确定了Desulfomicrobium,Acinetobacter,Bacillus,Pseudomonas等功能细菌。本研究证实了天然含Fe(Ⅱ)矿物以及Fe(0)作为电子供体可以有效支持自养生物介导的地下水中Cr(Ⅵ)和U(Ⅵ)还原固定,为Cr(Ⅵ)和U(Ⅵ)污染地下水的原位修复提供了新思路。
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