摘要:
摘要:通过对pH、Eh、溶液中Fe2+浓度的定期监测以及对实验结束时生成沉淀的XRD、SEM和元素能谱扫描等手段,对比研究了不同初始浓度的As(Ⅴ)对Fe2+的化学氧化和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化的影响,同时就As(Ⅴ)在实验体系中固液相之间的分配行为进行了分析。结果表明,Fe2+的化学氧化速率极低,最终氧化率低于8%,As(Ⅴ)的浓度对Fe2+的化学氧化没有影响。有A. ferrooxidans的实验体系,100 mg/L As(Ⅴ)对Fe2+的氧化具有一定的促进作用。当As(Ⅴ)浓度为500 mg~1g/L时,Fe2+的氧化率在约60 h左右即可达到100%;但4g/L的As(Ⅴ)则会明显抑制Fe2+的氧化,Fe2+的完全氧化大约需要106h。体系中初始的100 As/(As+S)(摩尔比)会对沉淀物的物相及结晶程度造成一定影响。As(Ⅴ)浓度为0g/L时,微生物体系中生成的固体沉淀物黄钾铁矾的特征峰明显,随着As(Ⅴ)浓度的提高,沉淀物的结晶程度逐步下降,至4g/L时沉淀物全部为无定形。元素能谱扫描检测到有大量的As(Ⅴ)存在于固体沉淀物中,表明在Fe2+的氧化过程中,As(Ⅴ)可能会以吸附或共沉淀的形式被固定在固相沉淀物中,这为酸性矿坑水(AMD)地区As(Ⅴ)污染的治理提供了重要的参考。
赵兴青 , 李成祥 , 王汝成 , 陆现彩 , 陆建军 , 胡 欢
摘要:从安徽铜陵杨山冲尾矿库采集表层尾矿样品,通过砷富集培养,从3份样品中筛选得到3株具有较强As(Ⅲ) 抗性的细菌 WK_21、WK_31 和 WK_32,用不同 NaAsO2 浓度的 LB 培养基对菌株进行砷抗性检测,结果这3株菌分别能耐受32、56和50 mmol/L的As(Ⅲ),具有较高的耐砷性。对这3株菌进行不同梯度浓度 As(Ⅲ) 环境中的生长规律研究,结果表明砷在低浓度时对细菌生长有轻微促进作用或者几乎没影响,但随着砷浓度增大,抑制作用明显增强。根据对这3株菌进行形态观察、生理生化鉴定以及16S rDNA序列比对分析,鉴定出这3株菌分别属于Arthrobacter sp.、Rhodococcus equi和Paenibacillus sp.菌属。由于这些菌株分离于尾矿库的尾矿堆中,因此,本文研究结果为进一步研究尾矿库金属污染的微生物修复及微生物抗金属机制提供了材料。
摘要:采用微生物分离纯化方法,从制革厂含铬污泥中筛选分离Cr (Ⅵ)抗性菌株,并研究菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力。共分离得到对50 mg/L Cr(Ⅵ)去除率大于50%的菌株20株,16S rRNA基因测序结果表明这些细菌主要属于Acinetobacter、 Microbacterium、Leucobacter、Ochrobactrum和Brachymonas属。对其中7株细菌,考察了菌株生长期、pH值和Cr(Ⅵ)浓度对菌株去除Cr(Ⅵ)效果的影响,结果表明,细胞在有较高代谢活性的条件下具较高的Cr(Ⅵ)去除能力;pH值对菌株去除Cr(Ⅵ)的能力具有显著影响,在50 mg/L Cr(Ⅵ)、pH值为7~8的条件下,Microbacterium属16号和21号菌株在36 h时对Cr (Ⅵ)的去除率达80%~95%;高浓度的Cr(Ⅵ)抑制菌株对Cr(Ⅵ)的去除能力,其中21号菌株在110 mg/L的Cr(Ⅵ)浓度下去除效果最佳,Cr(Ⅵ)去除率达80%。
王 鑫 , 李 艳 , 鲁安怀 , 颜云花 , 曾翠平 , 丁竑瑞 , 王长秋
摘要:针对自然界中天然半导体矿物和化能自养微生物之间的能量交换途径进行了详细的实验研究。半导体光电化学实验结果显示,天然半导体矿物在光照情况下产生的光生电子可将Fe3+还原为Fe2+,其中金红石光催化还原Fe3+的效率为12.5%,闪锌矿为7.86%,该过程通过天然半导体矿物的日光催化作用实现了太阳光能→电能→化学能的转化;控制电势的微生物电化学反应实验结果显示,化能自养型微生物A.f.菌的细胞增加量与外界电子传入而生成的Fe2+的量呈线性关系,且有外来电子传入实验组的A.f.生长量是无电子传入组的441%,该过程通过菌的生长代谢作用实现了化学能→生物质能的转化。进一步的光电化学和微生物电化学耦合实验结果证明,在太阳光和天然半导体矿物共同作用下,A.f.菌的对数生长期由无光时的36 h延长到72 h,同时细菌的生长在该能量转化过程中得到了明显促进。在天然闪锌矿催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.90倍;而在金红石催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.69倍。实验结果说明,在以天然半导体矿物为媒介的情况下,化能自养微生物可间接利用太阳能来获得自身的生长繁殖所需的能量,这一过程也实现了太阳光能→电能→化学能→生物质能的能量转化途径。
颜云花 , 李 艳 , 鲁安怀 , 王 鑫 , 丁竑瑞 , 曾翠平 , 王长秋
摘要:通过对比实验研究了天然褐铁矿对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f.)生长的影响。利用X射线衍射分析(XRD)确定实验中所用天然褐铁矿样品的主要物相为针铁矿和赤铁矿,紫外-可见漫反射光谱(UV_Vis DRS)和不同光照条件下的时间-电流曲线表明天然褐铁矿在可见光下具有良好的光电化学响应。采用”H”型装置进行双室体系反应,设置了3组对比实验,结果显示A.f.在有光催化电子传入情况下生长较好,在96 h内细胞浓度增加了12倍,3组实验中Fe2+浓度的变化规律与A.f.的生长趋势相对应。由此揭示了天然褐铁矿促进A.f.生长的机制为:在光照作用下天然褐铁矿能产生光生电子-空穴对,光生空穴被电子供体(抗坏血酸)捕获,分离出的光生电子传入阴极室能够将Fe3+还原为Fe2+,实现Fe2+的电化学再生,提供充足的电子能量来源,促进细菌生长。
丁竑瑞 , 李 艳 , 鲁安怀 , 权 超 , 王 鑫 , 颜云花 , 曾翠平 , 王长秋
摘要:利用双室微生物电化学装置对微生物和半导体矿物协同作用下偶氮类染料废水的还原脱色降解进行了系统的实验研究。不同光照条件及不同阴极电极材料的对比实验结果显示,偶氮染料甲基橙(MO)可作为终端电子受体直接从固体电极上获得电子被还原脱色;各对比实验中,在微生物催化与半导体矿物光催化协同作用条件下,MO还原脱色效率最高。电化学交流阻抗谱(EIS)的拟合结果显示金红石涂布阴极电极光照下极化内阻(Rp)为443.4 Ω,较无光条件下的1378 Ω显著降低,证明光照下金红石阴极的电子转移过程受其光催化作用的驱动。不同初始浓度下MO的生物-半导体催化还原反应符合准一级动力学模型,其反应速率随MO初始浓度降低而增加。通过对脱色产物的进一步分析,推测该实验中MO的还原脱色反应机制为: 阳极初始电子供体在微生物的催化作用下将电子通过阳极电极和外电路传递给阴极半导体矿物电极,进而在半导体矿物的光催化作用下通过光生电子还原终端电子受体MO,使MO中的偶氮键断裂,生成无色的联氨类衍生物。
孙 青 , 邢 辉 , 何 斌 , 李雪影 , 陆现彩 , 陆建军 , 王睿勇
摘要:从安徽铜陵狮子山硫化物矿山酸矿水溪流获得样品,采用YE、Feo、FeSo、FeTo 4种选择性培养基,利用overlay分离技术,获得7株细菌菌株。利用16S rRNA基因序列同源性分析,与目前已分离得到的酸矿水微生物进行了比较。利用分离菌株16S rRNA基因序列构建系统进化树,结果表明获得的菌株可分为3个功能群:嗜酸性异养菌、嗜酸性自养菌、中度嗜酸性铁氧化细菌。嗜酸性异养菌主要与酸矿水中三价铁的异化还原和寡营养状态的维持有关;嗜酸性自养菌与酸矿水中铁、硫元素的氧化有关,是酸水中的生产者;中度嗜酸性铁氧化细菌能将二价铁氧化成三价铁,并产生难溶性的矿物,可实现酸矿水与酸矿水底泥之间铁元素的动态平衡。
摘要:为探讨微生物胞外聚合物(EPS)对矿物分解的影响,以查明微生物-矿物直接接触形式对硫化物分解的显著促进作用,分别采用葡萄糖、精氨酸、葡糖醛酸、柠檬酸等EPS的特征组分,配制浓度相同的系列反应溶液,与黄铁矿颗粒持续反应29 d(30℃)。通过检测反应溶液中的全铁含量来近似表征黄铁矿的溶解速率,并利用扫描电子显微镜观察黄铁矿溶解前后的形貌变化。实验发现,在微生物-矿物相互作用的过程中,EPS中的部分组分,如葡糖醛酸、柠檬酸,可能起着关键的作用,而分子量相对较大的糖类和缺少化学活动性基团的葡萄糖、精氨酸等则会降低黄铁矿分解的速率,可能与其在黄铁矿表面的覆盖有关。
摘要:使用透析的方法,设计实验探讨了多粘芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)的粘附对玄武岩中矿物溶解的影响,同时通过改变实验温度,探讨了岩石的微生物溶解与温度的关系。10 d的实验结果表明,在30 ℃条件下,细菌P. polymyxa及其代谢产物对玄武岩的溶解有显著促进作用,加速了橄榄石中Mg、Fe、Mn的溶出及辉石和长石中Ca、Al的溶出,而在5℃条件下,这种促进作用不明显。细菌及其代谢物的粘附能加速Mg、Fe、Mn的溶出,抑制Ca的溶出,这种不同的影响与两组元素的溶出机制不同,且粘附对各溶出机制的影响也不同有关,Al的溶出受粘附作用的影响较小。低温条件下,粘附作用对玄武岩中各元素的溶出基本无影响。
摘要:在金属硫化物的表生氧化过程中,施氏矿物是最常见的一种次生矿物。施氏矿物具有粒度小、比表面积大、表面吸附能高的特点,能够吸附环境流体中的重金属离子和微生物细胞,从而影响重金属元素及微生物的表生地球化学行为。利用化学合成的施氏矿物,开展了施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验。结果显示:施氏矿物对金属Cu2+及氧化亚铁硫杆菌均有较强的吸附性;施氏矿物对Cu2+的吸附基本符合Langmuir吸附模型,而对氧化亚铁硫的吸附行为不符合Langmuir模型,可用Freundlich模型描述;施氏矿物的存在对流体中微生物的活动性及其地球化学行为有重要影响,可能会降低氧化菌分解金属硫化物的效率。
摘要:尾矿酸浸液在制备氢氧化铁的过程中,由于逐渐滴加碱液正好形成了pH值为2.8~3.8的高SO2-4、高Fe环境,因而生成了施威特曼石。施威特曼石是一种亚稳定矿物,随着时间的延长和体系状态改变,它可以转变为更稳定的针铁矿(氢氧化铁)。考查了pH值、温度及时间对施威特曼石相转变的影响。结果表明,在60℃条件下,在pH值为12的碱溶液中转化36 h,施威特曼石可完全转变为Fe(OH)3。
摘要:煤炭生物脱硫技术是目前和将来的重要研究内容之一。采用生长在含高硫煤培养基中的硅酸盐细菌来去除煤炭中的硫。研究结果表明,硅酸盐细菌对所用高硫煤样有脱硫效果,全硫含量从原煤样的5.45%降至处理后的3.45%,全硫脱除率达36.70%,其中细菌有效脱除率达9.91%。摇床培养的硅酸盐细菌比静止培养的硅酸盐细菌对煤炭脱硫效果更好。含氮培养基培养的硅酸盐细菌比无氮培养基培养的硅酸盐细菌脱硫效果要好。初步研究结果显示,硅酸盐细菌不仅对煤中硫化铁硫存在氧化作用,同时也对煤中有机硫和无机硫存在吸收与代谢转化作用。认为硅酸盐细菌对煤炭的脱硫作用存在两种机理:①硅酸盐细菌及其代谢产物对煤中硫产生氧化作用;②硅酸盐细菌对煤中硫进行了吸收与代谢转化。两种机理同时存在,且作用对象包括煤中所有形态的硫。该实验结果显示硅酸盐细菌在脱硫研究中有潜在应用前景。
摘要:通过对北京密云水库的野生鲤鱼的微耳石和星耳石中的蛋白质进行提取,分别得到了3种基质蛋白,根据其在提取过程中溶解性的不同,分为水可溶蛋白(WSP)、酸可溶蛋白(ASP)和酸不可溶蛋白(AIP)。通过高效液相色谱、X射线衍射、红外光谱分析和氨基酸成分分析等方法分别对3种基质蛋白进行了表征,发现微耳石和星耳石中3种基质蛋白特征存在差异,并初步推断蛋白质特征的差别与碳酸钙晶体在微耳石和星耳石中的不同晶型有关。
摘要:将激光剥蚀等离子质谱技术(LA_ICP_MS)及显微X射线断层扫描技术(Micro_CT)运用到鲤鱼耳石对水环境中重金属元素的响应关系研究中。 LA_ICP_MS结果表明白洋淀水域鲤鱼耳石中的Cu和Pb含量大于密云水库相应元素的含量; Micro-CT数据统计表明白洋淀水域鲤鱼耳石的Micro-CT值高于密云水库鲤鱼耳石的Micro-CT值。原子序数大的重金属元素Cu和Pb的富集程度是导致两研究区水域Micro-CT值差异的主要原因。耳石中的元素与水体元素具有相似的分布趋势,且对水体中的相应元素有明显富集作用。因此,鲤鱼耳石Micro-CT特征与水环境中重金属元素存在一定的耦合关系,可作为标型特征指示水体中重金属元素信息。
摘要:以浙江诸暨淡水文石珍珠为实验原料,提取文石珍珠中的两种基质蛋白——酸可溶蛋白(ASM)和水可溶有蛋白(WSM),并分别将其制备成一系列不同浓度的基质蛋白溶液。利用上述两种不同浓度的可溶性有机基质溶液采用扩散法开展了碳酸钙的体外模拟矿化实验,探讨两种可溶性有机质的浓度在控制CaCO3结晶方面的作用。通过扫描电子显微镜及显微共聚焦拉曼光谱等方法对体外模拟矿化结果进行了观察和分析。结果表明,酸可溶蛋白对碳酸钙晶体的形貌和尺寸具有明显的调控作用,而对晶型无影响,不同浓度的酸可溶蛋白对碳酸钙晶体形貌影响差别不大,对尺寸的影响略有不同;水可溶蛋白对碳酸钙晶体的晶型、形貌及尺寸均有显著影响。不同浓度的水可溶蛋白对碳酸钙晶体的形貌和尺寸影响较大,对晶型有一定的调控作用。
摘要:矿物细颗粒物和微生物个体都是大气颗粒物(PM)重要组成部分,它们在形态、共生关系和空气动力学行为上均有高关联度。本文对可吸入颗粒物(IP)和可吸入矿物细颗粒(IMG)的颗粒特性、自由基和生物活性、IP和IMG与微生物相互作用效果的研究现状做了阐述,指出大气颗粒物与微生物的相互作用的重要性。提出今后应重点研究可吸入矿物细颗粒物的环境化学与微生物作用行为,研究IMG_微生物体系近尺寸作用体系中的尺寸效应、界膜作用等对矿物颗粒物表面形态、表面电性、表面基团及自由基等的影响,分泌蛋白质与相变、元素变价、溶解(络合)的关系以及由此引起的颗粒物活性和生物毒性的变化等。
摘要:以卵巢浆液性癌中砂粒体矿化为研究对象,采用偏光显微镜、扫描电镜及其能谱、X射线粉晶衍射、傅立叶变换红外光谱和高分辨透射电子显微镜,对原位和分离处理样品的表面形貌、结构和矿物成分进行了观察测试。结果表明,卵巢浆液性癌中砂粒体具同心层状结构,矿化物质由纳米尺寸水草酸钙石和碳羟磷灰石两种物相组成,前者沉积在砂粒体内部,结晶度相对较高,后者沉积在砂粒体外层,结晶度差。
赵文雯 , 王长秋 , 鲁安怀 , 张 波 , 柳剑英 , 梅 放
摘要:砂粒体矿化对诊断甲状腺乳头状癌具有高度的特异性,对其矿物成分及形成机理的分析有望对研究肿瘤的发生发展过程提供辅助信息。本文以甲状腺乳头状癌中的同心层状砂粒体矿化作为研究对象,采用偏光显微镜、环境扫描电镜及其能谱、傅立叶变换红外光谱、电子探针和高分辨透射电子显微镜,对原位和分离处理样品的表面形貌、结构和矿物成分进行了观察测试。研究结果表明,甲状腺乳头状癌中砂粒体是由纳米尺寸的粒状、短柱状碳羟磷灰石及一些无定形低Ca/P(原子分数,下同)的磷酸钙矿物混合组成,砂粒体的同心层状构造具有微胶粒成因的特征,是结构和成分不同的直接反映,砂粒体中Ca、P及 Ca/P的分布具有从外向内逐渐升高的趋势。
摘要:研究了土壤中主要硅酸盐粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石、海泡石对重金属镉的吸附行为。结果表明:硅酸盐粘土矿物吸附镉受酸度和离子强度的影响;吸附反应是快反应,能很好地符合Lagergren二级吸附速度方程;优化条件下的高岭石对镉吸附很弱,蒙脱石、伊利石、海泡石对镉的实验饱和吸附容量分别为2.88、1.08、2.82mg/g,蒙脱石吸附镉更适合Freundlich拟合,伊利石、海泡石对镉的吸附结果更适合Langmuir拟合;相关性分析表明,硅酸盐粘土矿物对镉的饱和吸附容量大小与其理化性质有关,其中矿物中氧化锰含量高低与其对镉饱和吸附容量大小的相关性达到极显著水平。
摘要:采用某地区土壤样品,利用批实验的方法,研究不同有机碳含量的土壤样品对三氯乙烯(TCE) 的吸附行为。研究表明,土壤样品中,由于有机碳含量不同,有机污染物三氯乙烯(TEC)的吸附量不同,存在有机碳含量的阈值区间(foc*)。最小foc*=0.702%,最大foc*=1.831%,当foc<0.702%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化较小,基本不随foc变化而发生较大变化;在0.702%
摘要:测试海泡石、沸石、硅藻土和坡缕石粘土的孔径和比表面积,研究其孔径和比表面积与吸放湿能力的对应关系。利用氮气等温吸附对孔隙结构进行测试、分析,通过BET法计算得出其比表面积分别为81.56、2.46、1.68和187.70 m2/g,平均孔径分别为8.3、18.0、31.7和11.9 nm。在温度25℃相对湿度分别为75%和35%的条件下进行吸放湿试验,4种样品的最大吸湿量分别为5.6%、2.2%、1.8%和6.0%,放湿量分别为4.4%、1.8%、1.6%、5.0%。数据对比发现,比表面积大且孔径分布符合在相应温湿度下以Kelvin公式计算出的孔径分布特点的矿物材料,如海泡石,吸放湿能力强。
摘要:将甘肃靖远坡缕石粘土分离提纯,通过静态吸附实验,研究了坡缕石对水中有机染料亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附等温线,探讨了吸附热力学特征。实验结果显示,在实验温度范围内3种染料在坡缕石上的吸附在30 min可达平衡,吸附等温线均能较好符合Langmuir模型,饱和吸附量大小顺序为:结晶紫>亚甲基蓝>苯胺蓝;吸附均为吸热过程,亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附焓分别为15.52、9.26和2.59 kJ/mol;吸附Gibbs函数约为-35~-30 kJ/mol,吸附熵均大于零,吸附是自发过程。
摘要:研究了3种苏皖凹凸棒石粘土水悬浮液的流变性,讨论了矿物种类、粘土颗粒大小、NaCl浓度、pH值、电解质类型、分散剂添加量等影响因素对于凹凸棒石粘土水悬浮液流变性的影响,并用卡森模型对3种凹土流型曲线进行了拟合。结果表明,不同凹土中含有少量不同杂质对流变性能影响不大;经过挤压的土样粘度明显大于原矿粉碎的样品;粘土颗粒大小、溶液pH值、电解质类型、分散剂均会较大程度的影响凹土悬浮液的流变性能,其中分散剂的降粘效果最为明显;而NaCl的浓度增加对凹土悬浮液流变性影响则很小。
摘要:采用机械研磨法,成功制备了醋酸钾/偏高岭石插层复合材料。通过XRD、FTIR和TEM研究了插层前后偏高岭石结构的变化,提出了该复合材料的插层机理和结构模型:首先醋酸钾与水分子以配位键结合,然后通过机械研磨作用进入偏高岭石层间,并将偏高岭石片层撑开。当进行热处理时,水的挥发也会对偏高岭石片层起到撑开作用。最终导致偏高岭石被撑开、剥离。在插层复合材料中,醋酸根与偏高岭石的铝氧层通过水分子桥接方式连接,钾离子水合物为保持电中性,位于带负电的硅氧层附近.
摘要:以碳酸钡、碳酸钙和氧化铝为原料,设计配方在不同温度下煅烧,制备了铝酸钡-钙复相水泥。运用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对铝酸钡与铝酸钙在不同温度下的固溶过程及相转变进行了分析。结果表明:在升温过程中,首先形成大量的铝酸钡,随着温度升高,铝酸钙含量增多。同时,还出现了少量七铝酸十二钙、铝酸二钙和铝酸三钙。铝酸钡呈柱状,铝酸钡-钙固溶相主要由板状六角形或钝圆状小晶体堆积而成。
摘要:在分析和研究医学地质学和地质遗迹发展现状的基础上,首次提出了医学地质遗迹的概念,并对其进行了厘定。我国医学地质遗迹主要分布在“东北地区-太行山-黄土高原-武陵山-四川盆地-云贵高原"一线,地形特征复杂,大型断裂构造带集中。依据致病元素将医学地质遗迹分为5类:硒缺乏(克山病、大骨节病)医学地质遗迹、硒中毒医学地质遗迹、碘缺乏(地方性甲状腺肿)医学地质遗迹、氟中毒医学地质遗迹和地球化学元素致癌医学地质遗迹。以自然地质属性和科研价值为主要评价因子,建立了医学地质遗迹评价体系,并以湖北恩施硒中毒地质遗迹为实例进行评价,结果表明该评价体系具有实用性和可操作性.
摘要:累托石作为一种具有优良物化性能的铝硅酸盐矿物,近年来在开发利用方面有了创新性进展,本文在综述前人研究成果的基础上,介绍了累托石的成分、结构等特征,概述了累托石钠化改性、有机改性、无机柱撑改性的研究进展,同时总结了目前累托石改性存在的问题,并对累托石的改性研究前景进行了展望。