土著氧化亚铁硫杆菌与土著氧化硫硫杆菌对尾矿重金属生物淋滤作用的研究

论文摘要

由于得不到适当处理,有色金属采选产生的大量尾矿造成了严重的土壤重金属污染。生物淋滤法处理重金属污染具有高效、低费用、环境友好性强的特点。本文以永州某酸性尾矿为研究对象,分离培养土著氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)及土著嗜酸性氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)对尾矿中的重金属进行生物淋滤,对其淋滤过程中的相关条件进行研究,期望提供一种可选方法用于重金属尾矿处理以及污染土壤的修复。淋滤菌种的选择以及对应情况下能源物质的浓度是影响生物淋滤效率的重要因素。在其他培养条件相同的情况下,本文通过选取合适的淋滤菌种,确定对应的能源物质浓度就土样的固体浓度,从而有效的减少反应时间和费用,并且取得良好的淋滤效果。通过实验研究发现,分离出的土著氧化硫硫杆菌以及氧化亚铁硫杆菌具有较高的生物利用价值。根据重金属的种类选择适当的菌种可以取得更好的淋滤效果并有效地改变重金属形态以及降低污染物中的重金属浓度：氧化硫硫杆菌对Cu的去除效果最佳,达到88.75%；氧化亚铁硫杆菌对Zn的去除能力更强,达到98.12%。土著微生物淋滤多种重金属能力具有如下顺序：氧化亚铁硫杆菌>氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌混合物>氧化硫硫杆菌。通过进一步研究多种土著微生物淋滤过程中不同能源物质的的相互作用及影响我们发现,当混合菌种对尾矿进行生物淋滤时,土著氧化亚铁硫杆菌及氧化硫硫杆菌会相互产生抑制作用：当底物中硫的含量对淋滤过程起决定作用时,随着底物硫含量的增加,铜的淋滤效果呈现先下降后上升的趋势,当底物硫含量为3%时取得最好的去除率达到83.79%；锌的淋滤效果呈现逐渐下降趋势,锌的去除率达到82.52%,此时底物硫含量为0；当底物中亚铁离子的含量对淋滤过程起决定作用时,对金属铜而言,随着底物亚铁离子含量的增加,铜的淋滤效果达到一定的值后基本保持稳定,此时亚铁离子的关键含量为0.5%；锌的淋滤效果呈现逐渐上升趋势,底物亚铁离子含量为3%时,锌的去除率最高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 土壤重金属污染及其危害
• 1.1.1 土壤中重金属污染物的来源
• 1.1.2 土壤中重金属污染的特点
• 1.1.3 土壤重金属污染的化学特性
• 1.1.4 土壤重金属污染的危害
• 1.2 土壤中重金属的存在形态、化学行为及迁移转化
• 1.2.1 土壤中重金属污染物的存在形态及分布
• 1.2.2 重金属在土壤中主要的化学行为
• 1.2.3 重金属迁移和转化及对环境的影响
• 1.3 常见的重金属土壤污染修复技术
• 1.3.1 物理修复法
• 1.3.2 化学修复法
• 1.3.3 生物修复法
• 1.4 生物淋滤法对重金属污染土壤的修复
• 1.4.1 生物淋滤的概念与应用
• 1.4.2 生物淋滤去除重金属污染物的原理
• 1.4.3 影响生物淋滤过程中重金属去除效率的因素
• 1.5 本论文的主要内容与意义
• 1.5.1 技术路线
• 1.5.2 主要内容和意义
• 第2章 尾矿的采集和理化性质分析
• 2.1 尾矿样品的采集和制备
• 2.2 尾矿样品理化性质分析
• 第3章 土著微生物的筛选及驯化
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料及方法
• 3.2.1 实验主要仪器
• 3.2.2 分离源
• 3.2.3 培养基
• 3.2.4 土著氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌的分离
• 3.2.5 菌种的保藏——斜面低温保藏法
• 3.2.6 菌种的鉴定
• 3.2.7 菌种加富培养、驯化以及接种污泥的制备
• 3.3 本章小结
• 第4章 接种微生物对尾矿生物淋滤作用的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验目的
• 4.3 实验菌种
• 4.4 实验仪器、试剂与测定方法
• 4.4.1 实验用主要仪器、试剂
• 4.4.2 淋滤液中重金属含量的测定——原子吸收光谱法（AAS法）
• 4.5 实验材料分析及接种污泥制备
• 4.5.1 实验土壤来源及其理化性质
• 4.5.2 实验土壤中Cu,Zn,Pb形态分析
• 4.6 实验方法
• 4.7 实验结果与分析
• 4.7.1 不同实验菌种对生物淋滤过程中pH和ORP的影响
• 4.7.2 不同实验菌种对不同重金属淋滤效果的影响
• 4.7.3 不同实验菌种对重金属形态变化的影响
• 4.8 小结
• 第5章 底物硫对尾矿生物淋滤的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验目的
• 5.3 实验菌种
• 5.4 实验仪器、试剂与测定方法
• 5.4.1 实验用主要仪器、试剂
• 5.4.2 淋滤液中重金属含量的测定——测定方法见4.4.2
• 5.5 实验方法
• 5.6 实验结果与分析
• 5.6.1 不同实验菌种对生物淋滤过程中pH和ORP的影响
• 5.6.2 不同底物硫浓度对不同重金属淋滤效果的影响
• 5.7 小结
• 第6章 底物亚铁离子对尾矿生物淋滤的影响
• 6.1 引言
• 6.2 实验目的
• 6.3 实验菌种
• 6.4 实验仪器、试剂与测定方法
• 6.4.1 实验用主要仪器、试剂
• 6.4.2 淋滤液中重金属含量的测定——测定方法见4.4.2
• 6.5 实验方法
• 6.6 实验结果与分析
• 6.6.1 不同实验菌种对生物淋滤过程中pH和ORP的影响
• 6.6.2 不同底物亚铁离子浓度对不同重金属淋滤效果的影响
• 6.7 小结
• 第7章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录