發(fā)布時間：2020-06-30 00:30

【摘要】：微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉積技術(shù)(MICP)是微生物成礦學(xué)的一種應(yīng)用。其基本原理是依靠微生物代謝產(chǎn)生的生物酶,促使碳酸根離子的產(chǎn)生,并與環(huán)境中的鈣離子結(jié)合,形成碳酸鈣沉淀。碳酸鈣在沉積過程中可吸附并包裹土壤中的可交換態(tài)重金屬,從而實(shí)現(xiàn)修復(fù)重金屬污染土的目的。本文以巴氏芽孢八疊球菌為目標(biāo)菌株,首先研究了細(xì)菌在重金屬環(huán)境下的生長特性,隨后對菌株進(jìn)行篩選馴化;通過對重金屬液體和土體的修復(fù)實(shí)驗得出修復(fù)參數(shù),并對修復(fù)后污染土進(jìn)行酸性穩(wěn)定性和凍融循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)驗;利用微觀分析和定性測試技術(shù)對微生物礦化修復(fù)錳、鉻污染土的機(jī)理及酸性穩(wěn)定性機(jī)理進(jìn)行初步探究;最后進(jìn)行現(xiàn)場灌漿試驗以評價MICP方法的環(huán)境效應(yīng)。論文主要結(jié)論如下:(1)適量Mn2+可促進(jìn)芽孢八疊球菌的生長,而Cr6+會抑制細(xì)菌的生長繁殖,且Cr6相對于Mn2+對目標(biāo)菌株有較大的生物毒性。當(dāng)培養(yǎng)基中的Mn2+、Cr6+濃度分別達(dá)到1100mg/L和700mg/L時,目標(biāo)菌株的快速繁殖期不再出現(xiàn)。通過對耐重金屬菌株的篩選馴化,芽孢八疊球菌對Mn2+、Cr6+的最高耐受濃度分別達(dá)到1300mg/L、900mg/L左右。(2)隨著重金屬濃度的不斷升高,微生物礦化方法對不同濃度的錳、鉻污染液的修復(fù)效果逐漸降低。經(jīng)三次生物修復(fù)后,錳、鉻污染土中可交換態(tài)去除率分別為85.64%和77.56%,土中修復(fù)效果與水中修復(fù)效果具有相關(guān)性。微生物礦化方法可以有效降低重金屬污染土中的可交換態(tài),使其轉(zhuǎn)換為其他相對穩(wěn)定的形態(tài)。增加修復(fù)次數(shù)可增強(qiáng)對錳、鉻污染土的修復(fù)效果。(3)通過對不同條件下所生沉積物的微區(qū)分析顯示,基礎(chǔ)沉積物中的CaC03礦化物球霰石和方解石共存,細(xì)小球霰石的孔隙和方解石晶體表面的微孔結(jié)構(gòu),可吸附大量重金屬。生物礦化修復(fù)方法通過表面吸附和共沉淀作用對錳離子起固定作用;而對鉻的修復(fù)則是通過表面吸附作用,實(shí)現(xiàn)對鉻離子的固定;當(dāng)污染液中同時含有錳和鉻時,沉積物中包含的錳和鉻離子比重相較于單質(zhì)重金屬情況下均有所降低,兩者相互影響。(4)酸性環(huán)境和凍融循環(huán)條件均可使修復(fù)土中錳、鉻重金屬由碳酸鹽結(jié)合態(tài)向可交換態(tài)轉(zhuǎn)化,酸性環(huán)境對修復(fù)土的穩(wěn)定性影響較大。酸性環(huán)境下化學(xué)作用的發(fā)生導(dǎo)致吸附包裹的可交換態(tài)重金屬被釋放,并產(chǎn)生硫酸鈣沉淀。在凍融循環(huán)條件下,由于土壤物理破壞,導(dǎo)致重金屬重新析出。(5)生物灌漿法產(chǎn)生的副產(chǎn)物氨氮,會對周圍水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。降雨條件會加速氨氮的遷移,合理設(shè)置隔離墻可阻隔微生物修復(fù)劑的擴(kuò)散。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU441
【圖文】：

１．２．邋３重金屬污染治理的措施逡逑對重金屬污染土的治理大致可以分為三類，分別是物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)，逡逑如圖１－１所示。物理修復(fù)成本較高，如熱處理、挖掘處理等技術(shù)需消耗大量的人力和物力。逡逑化學(xué)修復(fù)工期較短且成本較低，如穩(wěn)定固化（離子礦化）技術(shù)，但大量化學(xué)試劑的加入可逡逑能產(chǎn)生次生污染。生物修復(fù)雖然對環(huán)境擾動小，但處理周期較長。目前污染土修復(fù)方法的逡逑發(fā)展趨勢為從生態(tài)學(xué)角度解決土壤污染，必要時進(jìn)行多技術(shù)聯(lián)合使用。逡逑

逡逑圖１－２簡單形象地介紹了邋ＭＩＣＰ過程，過程Ａ：鈣離子吸附在細(xì)胞表面，細(xì)菌使尿素逡逑水解，生成銨根和碳酸根離子；過程Ｂ：碳酸鈣逐漸沉淀在細(xì)胞壁外；過程Ｃ：以細(xì)胞為逡逑晶核形成碳酸鈣結(jié)晶；過程Ｄ：碳酸鈣結(jié)晶逐漸將細(xì)胞包裹并導(dǎo)致其死亡［３２＿３３］。逡逑圖１－２尿素水解的ＭＩＣＰ過程示意圖１３Ｍ３１逡逑②微生物與重金屬的吸附、轉(zhuǎn)化、溶解作用逡逑微生物與重金屬的作用機(jī)理因其種屬及形態(tài)的差異表現(xiàn)出不同的修復(fù)機(jī)制。總體來說，逡逑微生物的作用機(jī)理可以分為吸附、轉(zhuǎn)化、溶解三種［３４＿３５］，如圖１－３所示。逡逑４：邋？土：逡逑．？賤／還原后物質(zhì)逡逑＜細(xì)胞代sE逡逑３邐ｃ邐Ａ灥沉財程逡逑ｉ邋Ｉ邋？邋＊邋？邐１邐ｂ溶解過程逡逑？邋Ｃ生物轉(zhuǎn)化過程逡逑？邋Ｄ胞內(nèi)積累過程逡逑圖卜３微生物與重金屬的作用機(jī)理示意圖＾３５］逡逑如圖卜３中Ａ所示的是微生物對重金屬的吸附沉淀過程，Ｂ表示繼吸附沉淀過程后的再逡逑次溶解過程，除發(fā)生于細(xì)胞外的Ａ、Ｂ兩個過程，細(xì)胞內(nèi)也會發(fā)生重金屬的生物轉(zhuǎn)化過程和逡逑胞內(nèi)積累過程，如圖１－３中Ｃ、Ｄ所示ｔ３５］。然而微生物吸附和胞內(nèi)富集存在明顯的區(qū)別，前逡逑者表現(xiàn)出被動性，后者則表現(xiàn)為主動性。復(fù)雜的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)是微生物吸附重金屬的關(guān)鍵逡逑因素

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本文編號：2734584