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近年来,国内突发性水体镉(Cadmium,Cd)污染事件频发,对当地流域生态环境及下游诸多城市居民的饮水安全造成了严重的威胁。聚合硫酸铁(Polyferric sulphate,PFS)由于其用量少且混凝效果好等优点而被广泛地应用于流域Cd污染应急处置。经应急处置后,地表水中的Cd浓度虽能达标,但Cd并没有从水体中去除,而是随絮体进入沉积物中。此时,含Cd PFS絮体在沉积物环境中的生物稳定性如何却无人问津。已有大量研究表明,沉积物环境中广泛分布的异化铁还原菌(Dissimilatory iron-reducing bacteria,DIRB)能够还原含三价铁(Fe(III))矿物并致使矿物结构破坏,造成与矿物结合的重金属重新释放。由于PFS絮体成分主要为Fe(III)氢氧化物,那么其中的Fe(III)是否也能够被DIRB还原呢?若可以实现絮体中Fe(III)还原,其中的Fe和Cd又会怎样迁移转化,又有哪些因素对该过程会产生影响,这方面目前尚无相关研究。因此,本文选取一种DIRB模式菌种Shewanella oneidensis MR-1为供试DIRB,发现MR-1能够还原含Cd PFS絮体,随后系统地研究了MR-1在还原含Cd PFS絮体过程中,絮体中Fe与Cd的释放及迁移转化路径。在此基础之上,通过设定水流扰动、改变体系中初始Fe和Cd浓度以及腐殖质模型物蒽醌-2,6-二磺酸钠(Disodium anthraquinone-2,6-disulfonate,AQDS)添加的实验组,以模拟实际沉积物环境对含Cd PFS絮体中Fe(III)微生物还原和Cd释放的影响。实验结果表明,含Cd PFS絮体是生物不稳定的,S.oneidensis MR-1能够还原含Cd PFS絮体中的结构性Fe(III),并导致絮体结构遭到破坏,进而还原产生的Fe2+以及由于絮体结构破坏而释放的Fe3+和Cd2+释放至溶液中。随着反应的继续进行,体系中形成了新的二次矿物,主要为针铁矿(α-FeOOH),伴有少量磁铁矿(Fe3O4)。溶液中的Fe2+和Cd2+的浓度在反应至48 h后均呈现出下降的趋势,原因是二次矿物表面丰富的羟基吸附位点(≡Fe-OH)通过外层静电吸附及内层络合作用将释放至溶液中的部分Cd2+重新固定,同时MR-1菌体表面的羧基、醇羟基等有机基团对Cd2+的吸附也有部分贡献。通过连续提取对固相中Cd形态进行分析,结果发现固相中绝大部分Cd(相对含量占总体系的56.54%~94.51%)以可交换态及铁氧化物表面结合态的形式存在,潜在释放风险大。相对于静置条件(0 rpm),扰动(120 rpm)条件能够促进含Cd PFS絮体中的Fe(III)还原及Cd释放,但是扰动条件下溶液中Cd2+平衡浓度反而低于静置条件;体系中初始Cd浓度的逐渐增大(总Fe约300 mg L-1,总Cd 0 mg L-1,0.68 mg L-1,1.86 mg L-1和4.18 mg L-1)导致Fe(III)还原率逐渐降低,同时Fe(III)还原过程中产生的二次矿物主要物相也由磁铁矿转变为针铁矿。絮体中Cd的最大释放量均超过400μg L-1,Cd释放率则逐渐降低;体系中初始Fe浓度的增加(总Cd约600μg L-1,总Fe 142.38 mg L-1,284.29mg L-1和512.86 mg L-1)对体系中Fe(II)产生量并无较大贡献,Fe(III)还原率则逐渐降低,Cd释放率先增大后减小;腐殖质模型物AQDS的添加能够提高絮体中Fe(III)的还原率,进而促进Cd的释放。然而当AQDS浓度较高(1 mM)时,对含Cd PFS絮体中Fe(III)的还原及Cd的释放促进效果反而降低,可能是由于较高浓度的AQDS对菌体有毒害作用;对同一条件或不同条件实验组的Fe(III)还原率与Cd释放率作线性拟合,结果发现较大的微生物Fe(III)还原率能够导致含Cd PFS絮体中Cd的更多释放,从而对环境造成更大的危害。综上,本研究结果将为突发性水体Cd污染应急处置产物-含Cd PFS絮体的生物稳定性以及絮体中的Cd在不同沉积物环境中的潜在释放风险等问题的探讨提供理论指导,进而促使更好的应急处置方法的开发以避免絮体中Cd的二次污染。