论文部分内容阅读
地下水中普遍存在的重金属和硝酸盐复合污染已严重威胁到饮用水安全及人民的身体健康，迫切需要对重金属和硝酸盐复合污染的地下水进行治理和修复。厌氧Fe(Ⅱ)氧化反硝化菌(AFODN)能够在厌氧条件下以Fe(Ⅱ)为唯一电子供体、NO3-为电子受体，将NO3-还原为NO2-或N2的同时将Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ)氧化物。AFODN特殊的Fe、N代谢途径及产物为重金属和硝酸盐复合污染地下水的原位同步修复提供了一种全新的思路，即在AFODN将地下水中的NO3-反硝化为NO2-或N2的同时形成了Fe(Ⅲ)氧化物，通过Fe(Ⅲ)氧化物的吸附作用将地下水中的重金属去除。 从新疆米泉污水管理站分离得到一株具有AFODN特殊代谢途径的菌株，鉴定其为Clostridium sp.PXL2，该菌为革兰氏阴性的杆状菌，Fe(Ⅱ)氧化和硝酸盐还原符合一级动力学方程。菌株PXL2氧化Fe(Ⅱ)形成的沉积物主要以弱晶体或无定形的Fe(Ⅲ)氧化物存在，沉积颗粒包裹在菌体表面，沉积形貌主要有球状和针状两种，球状颗粒粒径约100 nm左右。沉积物主要由Fe、O和C构成。 对温度、盐度、碳源、pH、溶解氧、Fe(Ⅱ)源等环境因素对菌株PXL2的代谢影响进行探讨，结果表明，5℃明显抑制了菌株的繁殖和代谢;盐度达到30 g L-1时也明显抑制了菌株的繁殖;添加碳源的条件下菌株PXL2繁殖更快，其Fe(Ⅱ)氧化和反硝化能力也更强，其中以乙酸钠为碳源的环境最适宜微生物的代谢;pH为5的条件下，菌株因受到胁迫形态发生改变，pH为6条件下形成的铁氧化物更倾向于形成晶体;好氧环境中菌株PXL2具有一定的繁殖能力，但氧的胁迫使杆状的菌体断裂;菌株对溶解态的FeCl2和FeSO4具有良好的利用能力，而对络合态的EDTA-Fe(Ⅱ)和固态的FeS，在短时间内不能利用。 选择As、Hg作为重金属污染对象，研究不同重金属污染浓度下菌株PXL2的硝酸盐降解和重金属去除。结果表明，不同重金属初始浓度条件下，其硝酸盐和重金属去除效率不同，但均可以收到良好的去除效果，硝酸盐去除率在27％～100％之间，As去除率达到100％，Hg去除率达到73％～87％。综合分析结果表明，菌株PXL2用于同步原位修复地下水中硝酸盐和重金属复合污染，具有良好的修复效果，在地下水原位生物修复方面具有广阔的应用前景。 添加根分泌物或EPS，研究有溶解性有机物存在时对菌株PXL2的亚铁氧化、硝酸盐和重金属去除的影响。结果表明，根分泌物和EPS均可以不同程度的促进菌株PXL2对硝酸盐和重金属的去除。通过淬灭滴定证明Fe(Ⅲ)与根分泌物和EPS具有一定的络合作用，这一络合作用促进菌株PXL2对Fe(Ⅱ)的氧化，从而进一步提高对重金属的去除率。