煤矸石山微生物群落和硫形态分布特征研究
发布时间：2021-07-30 05:13
煤炭开采和分选加工过程中，大量的煤系及其伴生矿物杂质都被当作矸石排放到矸石山，其中的有害重金属元素和硫化物与空气和水接触，经微生物催化后对周边环境造成严重的硫污染。而利用硫氧化/还原微生物（SOB/SRB）可以很好脱除矸石中硫化物和固定酸性废水中重金属离子，达到硫污染治理目的。因此，开展与矸石山硫污染微生物治理相关的基础研究对矿区生态恢复具有重要的指导意义。本文利用PCR-16S rRNA基因克隆文库，硫的K边XANES，Tessier五步提取等方法首先研究了湖南湘潭某矿区煤矸石山周边土壤中的微生物群落和硫及重金属形态分布特征，然后分离鉴定其中的部分SOB和SRB微生物，并对SOB和SRB浸出煤矸石和处理酸性废水的特性进行了研究。研究结果表明矸石山周边的土壤呈酸性，而且不同程度的受到了Cr、Fe、Mn等重金属的污染。其中Cr在土壤样品中主要以残渣态存在，Fe主要以碳酸盐结合态和残渣态存在，而Mn在部分样品中以残渣态存在。土壤样品中的矿物组成主要是石英和高岭土，还存在少量的金属矿物；而样品中的硫的形态大部分是以硫酸盐形式存在，其次是硫代硫酸盐和亚硫酸盐，还有少量有机硫。主成分分析（PCA...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硫代谢微生物系统发育树示意图
1 绪论在自燃条件下，煤矸石山硫的迁移转化途径如图 1-2 所示，主要以两种途径迁移转化[43]。一是自燃，煤矸石山的自然是硫转移的主要途径，在自燃过程发生不同程度的氧化反应。矸石山的自燃的内部温度高达 1000℃以上，硫化学反应，变成对大气环境的有害的 H2S、SO2、SO3的气体，形成的盐类可溶性硫酸盐对周围的土壤和水体的影响较大。二是风化、雨淋和微生物的还原。煤矸石从地下被带至地表，由于换将改变成富氧环境，使得暴露在空黄铁矿被氧化成Fe2O3和SO2，与水作用可以形成Fe2(SO4)3和H2SO4，这样，除了以 SO2的形式释放到大气中，还有一部分在微生物的作用下以 SO42-的进入水体和土壤，从而造成水体和土壤的酸化，也有部分 SO42-经微生物还硫化物与重金属离子沉积在土壤中。
2 试验材料和研究方法2 Materials and Methods2.1 试验材料(Materials)2.1.1 试验材料预处理试验中所用到的矸石堆淋溶水，土壤和矸石样品均取自湖南湘潭某煤矿区的煤矸石山堆和周边土壤（北纬 43o69’65’’，东经 112o43’47.66’’），取样点的卫星图如图 2-1（a）所示。其中土壤样品围绕煤矸石山从高到低，从近到远的按 S 路线多点混合法采取，土壤颜色主要为灰色和红色，水分较少，呈酸性。将每个单元采集的土壤样品的混合均匀，然后按着四分法将其分开，装入封口瓶中带回，置于 4℃下保存。实验前将部分土壤样品取出，冷冻干燥后，除掉植物残体和石块，磨碎，过 200 目筛子，保存备用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物浸出过程中微生物协同作用机制的研究进展[J]. 余润兰,石丽娟,周丹,邱冠周,曾伟民. 中国有色金属学报. 2013(10)
[2]当前煤炭行业的发展趋势分析[J]. 于淼. 现代经济信息. 2013(17)
[3]煤矿矸石山自燃的原因、危害及防治措施[J]. 贺永军. 露天采矿技术. 2013(06)
[4]铜川自燃煤矸石特征研究[J]. 孙志华,刘开平,汪敏强,刘民武. 煤炭学报. 2013(S1)
[5]硫酸盐还原菌在污水处理中的应用[J]. 亢悦. 广东化工. 2012(09)
[6]草原煤矸石堆放的生态环境问题及其治理措施综述[J]. 郭伟,赵仁鑫,孙文惠,包玉英,王立新,高伟男,薛石磊. 安全与环境学报. 2012(03)
[7]德兴铜矿尾矿重金属污染对土壤中微生物多样性的影响[J]. 谢学辉,范凤霞,袁学武,朱文祥,刘娜,平婧,柳建设. 微生物学通报. 2012(05)
[8]煤矸石山生态修复方法综述[J]. 廖芳芳,郑嵩,葛皓. 环保科技. 2012(01)
[9]铬酸钡分光光度法和间接原子吸收法测定水中硫酸盐的比较[J]. 黄嘉亮. 北方环境. 2011(09)
[10]典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析[J]. 孙锐,舒帆,郝伟,李丽,孙卫玲. 环境科学. 2011(04)
博士论文
[1]典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D]. 何环.中南大学 2009
硕士论文
[1]硫酸盐还原菌对酸性废水中重金属的生物沉淀作用研究[D]. 王方.中国海洋大学 2010
[2]典型矿区重金属污染特性及其土壤酶活性研究[D]. 王志楼.东华大学 2010
[3]混合细菌浸出三种硫化矿及浸出过程中微生物多样性分析[D]. 高凤玲.中南大学 2008
[4]降解煤矸石的微生物选育[D]. 王汉霞.西安科技大学 2007
本文编号：3310767
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
硫代谢微生物系统发育树示意图
1 绪论在自燃条件下，煤矸石山硫的迁移转化途径如图 1-2 所示，主要以两种途径迁移转化[43]。一是自燃，煤矸石山的自然是硫转移的主要途径，在自燃过程发生不同程度的氧化反应。矸石山的自燃的内部温度高达 1000℃以上，硫化学反应，变成对大气环境的有害的 H2S、SO2、SO3的气体，形成的盐类可溶性硫酸盐对周围的土壤和水体的影响较大。二是风化、雨淋和微生物的还原。煤矸石从地下被带至地表，由于换将改变成富氧环境，使得暴露在空黄铁矿被氧化成Fe2O3和SO2，与水作用可以形成Fe2(SO4)3和H2SO4，这样，除了以 SO2的形式释放到大气中，还有一部分在微生物的作用下以 SO42-的进入水体和土壤，从而造成水体和土壤的酸化，也有部分 SO42-经微生物还硫化物与重金属离子沉积在土壤中。
2 试验材料和研究方法2 Materials and Methods2.1 试验材料(Materials)2.1.1 试验材料预处理试验中所用到的矸石堆淋溶水，土壤和矸石样品均取自湖南湘潭某煤矿区的煤矸石山堆和周边土壤（北纬 43o69’65’’，东经 112o43’47.66’’），取样点的卫星图如图 2-1（a）所示。其中土壤样品围绕煤矸石山从高到低，从近到远的按 S 路线多点混合法采取，土壤颜色主要为灰色和红色，水分较少，呈酸性。将每个单元采集的土壤样品的混合均匀，然后按着四分法将其分开，装入封口瓶中带回，置于 4℃下保存。实验前将部分土壤样品取出，冷冻干燥后，除掉植物残体和石块，磨碎，过 200 目筛子，保存备用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物浸出过程中微生物协同作用机制的研究进展[J]. 余润兰,石丽娟,周丹,邱冠周,曾伟民. 中国有色金属学报. 2013(10)
[2]当前煤炭行业的发展趋势分析[J]. 于淼. 现代经济信息. 2013(17)
[3]煤矿矸石山自燃的原因、危害及防治措施[J]. 贺永军. 露天采矿技术. 2013(06)
[4]铜川自燃煤矸石特征研究[J]. 孙志华,刘开平,汪敏强,刘民武. 煤炭学报. 2013(S1)
[5]硫酸盐还原菌在污水处理中的应用[J]. 亢悦. 广东化工. 2012(09)
[6]草原煤矸石堆放的生态环境问题及其治理措施综述[J]. 郭伟,赵仁鑫,孙文惠,包玉英,王立新,高伟男,薛石磊. 安全与环境学报. 2012(03)
[7]德兴铜矿尾矿重金属污染对土壤中微生物多样性的影响[J]. 谢学辉,范凤霞,袁学武,朱文祥,刘娜,平婧,柳建设. 微生物学通报. 2012(05)
[8]煤矸石山生态修复方法综述[J]. 廖芳芳,郑嵩,葛皓. 环保科技. 2012(01)
[9]铬酸钡分光光度法和间接原子吸收法测定水中硫酸盐的比较[J]. 黄嘉亮. 北方环境. 2011(09)
[10]典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析[J]. 孙锐,舒帆,郝伟,李丽,孙卫玲. 环境科学. 2011(04)
博士论文
[1]典型嗜酸硫氧化菌作用下元素硫的形态及其转化的研究[D]. 何环.中南大学 2009
硕士论文
[1]硫酸盐还原菌对酸性废水中重金属的生物沉淀作用研究[D]. 王方.中国海洋大学 2010
[2]典型矿区重金属污染特性及其土壤酶活性研究[D]. 王志楼.东华大学 2010
[3]混合细菌浸出三种硫化矿及浸出过程中微生物多样性分析[D]. 高凤玲.中南大学 2008
[4]降解煤矸石的微生物选育[D]. 王汉霞.西安科技大学 2007
本文编号：3310767
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