柠檬酸杆菌Citrobacter sp.对铁氧化物和铁硫次生矿物还原转化机制研究
发布时间：2022-05-05 19:08
酸性矿山废水（AMD）对下游河水及沉积物、周边土壤生态均带来严重的污染问题。AMD环境下形成的铁硫次生矿物（如施氏矿物、黄钾铁矾）和水铁矿对有毒有害物质有着重要的吸附和共沉淀能力。硫酸盐还原菌（SRB）对矿物中关键元素Fe-S的还原作用加速了这些次生矿物的溶解和转化,导致共沉淀物质的再次释放。研究AMD矿区功能微生物对铁硫次生矿物还原转化机制,有助于了解矿区的铁硫元素循环,对金属硫化矿区AMD影响区域的重金属风险控制和治理具有理论指导意义。主要研究结果如下:（1）AMD污染沉积物中SRB菌株的筛选及其特性研究:本研究通过固—液培养基交替培养法,从已有AMD污染流域沉积物中的SRB群落中,分离筛选得到一株具有硫酸盐还原能力的功能菌株。该菌株可在好氧条件下生长,但不还原SO42-,在缺氧条件下还原SO42-并产生黑色硫化亚铁;能利用乳酸作为碳源生长并在一周内还原10mmol/L SO42-;丙酮酸和柠檬酸可支持菌株生长但不支持其硫酸盐还原,生长量为:乳酸>...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 酸性矿山废水污染特点及其危害
1.2 AMD环境中的铁硫次生矿物
1.2.1 铁硫次生矿物的形成及环境意义
1.2.2 铁硫次生矿物的稳定性
1.2.3 生物还原铁硫次生矿物
1.3 硫酸盐还原菌(SRB)及其对铁硫矿物的还原作用
1.3.1 硫酸盐还原菌(SRB)
1.3.2 Citrobacter菌的发现及研究现状
1.3.3 SRB对铁硫矿物的还原作用
1.4 研究内容与研究意义
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线图
1.4.3 研究意义
第二章 Citrobacter菌株的筛选与鉴定
2.1 材料与设备
2.1.1 实验菌种及培养基
2.1.2 主要实验仪器
2.1.3 主要实验试剂
2.2 实验方法与步骤
2.2.1 菌株筛选
2.2.2 菌株的16srRNA鉴定
2.2.3 菌株的形态特征
2.2.4 不同碳源条件下菌株的生长曲线的测定
2.2.5 不同初始pH条件下菌株的生长曲线的测定
2.2.6 硫酸盐还原能力的测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 好氧及厌氧条件下菌株生长情况
2.3.2 菌株形态特征及种属鉴定
2.3.3 不同碳源条件下对EBS8生长及SO_4~(2-)还原能力的影响
2.3.4 不同初始pH条件下对EBS8 生长及SO_4~(2-)还原能力的影响
2.4 本章小结
第三章 Citrobacter sp.EBS8 对铁氧化物的还原转化
3.1 实验材料与仪器
3.1.1 主要实验仪器
3.1.2 主要实验试剂
3.2 实验方法与步骤
3.2.1 菌株培养
3.2.2 水铁矿的合成
3.2.3 实验设置
3.2.4 理化因子检测
3.2.5 小分子酸检测
3.2.6 S和Fe元素检测
3.2.7 可溶性有机质检测
3.2.8 矿物检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 反应体系中ORP和pH变化
3.3.2 SO_4~(2-)存在条件下水铁矿的的生物还原
3.3.3 电子衡算
3.3.4 矿物变化
3.3.5 反应体系中溶解性有机质(DOM)的变化
3.3.6 水铁矿还原机理
3.4 本章小结
第四章 菌株EBS8作用下典型铁硫次生矿物的还原转化
4.1 实验材料与仪器
4.1.1 主要实验仪器
4.1.2 主要实验试剂
4.2 实验方法与步骤
4.2.1 EBS8的培养
4.2.2 矿物合成
4.2.3 实验设置
4.2.4 检测方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 矿物的合成和鉴定
4.3.2 溶液理化因子变化
4.3.3 固相矿物学分析
4.3.3.1 FTIR分析
4.3.3.2 SEM分析
4.3.3.3 XRD分析
4.3.4 矿物转化机制
4.4 本章小结
结论与展望
1 本研究主要结论
2 创新点
3 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thiocyanate-induced labilization of schwertmannite: Impacts and mechanisms[J]. Cong Fan,Chuling Guo,Junhui Zhang,Cui Ding,Xiaofei Li,John R.Reinfelder,Guining Lu,Zhenqing Shi,Zhi Dang. Journal of Environmental Sciences. 2019(06)
[2]酸性矿山废水中铜在含铬施氏矿物上的吸附及其对矿物溶解与相转变的影响[J]. 李君菲,谢莹莹,党志,易筱筠,卢桂宁. 环境科学学报. 2018(08)
[3]生物成因次生铁矿物对酸性矿山废水中三价砷的吸附[J]. 谢越,周立祥. 土壤学报. 2012(03)
[4]1株具硫酸盐还原功能的柠檬酸杆菌的分离及其生理特性研究[J]. 杨丽平,郑小红,曾国驱,许玫英,孙国萍. 环境科学. 2010(03)
[5]矿山酸性废水处理及源头控制技术展望[J]. 赵玲,王荣锌,李官,陈明. 金属矿山. 2009(07)
[6]酸性矿山废水中生物成因次生高铁矿物的形成及环境工程意义[J]. 周立祥. 地学前缘. 2008(06)
[7]施氏矿物Schwertmannite的微生物法合成、鉴定及其对重金属的吸附性能[J]. 周顺桂,周立祥,陈福星. 光谱学与光谱分析. 2007(02)
[8]黄钾铁矾类矿物沉淀去除Cr（Ⅵ）的初步研究[J]. 王长秋,马生凤,鲁安怀. 矿物岩石地球化学通报. 2006(04)
博士论文
[1]施氏矿物还原-重结晶过程中重金属的再分配机制研究[D]. 范聪.华南理工大学 2019
[2]AMD污染河流铁硫循环微生物多样性及其对铁硫酸盐次生矿物相转变的影响[D]. 包艳萍.华南理工大学 2018
[3]溶解性有机质介导下酸性矿山废水中施氏矿物的转化机制及对重金属环境行为的影响[D]. 谢莹莹.华南理工大学 2018
[4]黄铁矿氧化过程中硫形态转化及其表面氧化电化学研究[D]. 涂志红.华南理工大学 2017
[5]几种亚稳态铁氧化物的结构、形成转化及其表面物理化学特性[D]. 王小明.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]硫酸盐还原菌在不同电子转移模式下介导施氏矿物的转化过程[D]. 曾宇飞.华南理工大学 2018
[2]典型高铁矿物微生物异化还原作用的实验研究[D]. 欧阳冰洁.南京大学 2013
[3]矿山酸性废水源头控制及资源化技术研究[D]. 朱延生.江西理工大学 2012
本文编号：3650838
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 酸性矿山废水污染特点及其危害
1.2 AMD环境中的铁硫次生矿物
1.2.1 铁硫次生矿物的形成及环境意义
1.2.2 铁硫次生矿物的稳定性
1.2.3 生物还原铁硫次生矿物
1.3 硫酸盐还原菌(SRB)及其对铁硫矿物的还原作用
1.3.1 硫酸盐还原菌(SRB)
1.3.2 Citrobacter菌的发现及研究现状
1.3.3 SRB对铁硫矿物的还原作用
1.4 研究内容与研究意义
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线图
1.4.3 研究意义
第二章 Citrobacter菌株的筛选与鉴定
2.1 材料与设备
2.1.1 实验菌种及培养基
2.1.2 主要实验仪器
2.1.3 主要实验试剂
2.2 实验方法与步骤
2.2.1 菌株筛选
2.2.2 菌株的16srRNA鉴定
2.2.3 菌株的形态特征
2.2.4 不同碳源条件下菌株的生长曲线的测定
2.2.5 不同初始pH条件下菌株的生长曲线的测定
2.2.6 硫酸盐还原能力的测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 好氧及厌氧条件下菌株生长情况
2.3.2 菌株形态特征及种属鉴定
2.3.3 不同碳源条件下对EBS8生长及SO_4~(2-)还原能力的影响
2.3.4 不同初始pH条件下对EBS8 生长及SO_4~(2-)还原能力的影响
2.4 本章小结
第三章 Citrobacter sp.EBS8 对铁氧化物的还原转化
3.1 实验材料与仪器
3.1.1 主要实验仪器
3.1.2 主要实验试剂
3.2 实验方法与步骤
3.2.1 菌株培养
3.2.2 水铁矿的合成
3.2.3 实验设置
3.2.4 理化因子检测
3.2.5 小分子酸检测
3.2.6 S和Fe元素检测
3.2.7 可溶性有机质检测
3.2.8 矿物检测
3.3 结果与讨论
3.3.1 反应体系中ORP和pH变化
3.3.2 SO_4~(2-)存在条件下水铁矿的的生物还原
3.3.3 电子衡算
3.3.4 矿物变化
3.3.5 反应体系中溶解性有机质(DOM)的变化
3.3.6 水铁矿还原机理
3.4 本章小结
第四章 菌株EBS8作用下典型铁硫次生矿物的还原转化
4.1 实验材料与仪器
4.1.1 主要实验仪器
4.1.2 主要实验试剂
4.2 实验方法与步骤
4.2.1 EBS8的培养
4.2.2 矿物合成
4.2.3 实验设置
4.2.4 检测方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 矿物的合成和鉴定
4.3.2 溶液理化因子变化
4.3.3 固相矿物学分析
4.3.3.1 FTIR分析
4.3.3.2 SEM分析
4.3.3.3 XRD分析
4.3.4 矿物转化机制
4.4 本章小结
结论与展望
1 本研究主要结论
2 创新点
3 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thiocyanate-induced labilization of schwertmannite: Impacts and mechanisms[J]. Cong Fan,Chuling Guo,Junhui Zhang,Cui Ding,Xiaofei Li,John R.Reinfelder,Guining Lu,Zhenqing Shi,Zhi Dang. Journal of Environmental Sciences. 2019(06)
[2]酸性矿山废水中铜在含铬施氏矿物上的吸附及其对矿物溶解与相转变的影响[J]. 李君菲,谢莹莹,党志,易筱筠,卢桂宁. 环境科学学报. 2018(08)
[3]生物成因次生铁矿物对酸性矿山废水中三价砷的吸附[J]. 谢越,周立祥. 土壤学报. 2012(03)
[4]1株具硫酸盐还原功能的柠檬酸杆菌的分离及其生理特性研究[J]. 杨丽平,郑小红,曾国驱,许玫英,孙国萍. 环境科学. 2010(03)
[5]矿山酸性废水处理及源头控制技术展望[J]. 赵玲,王荣锌,李官,陈明. 金属矿山. 2009(07)
[6]酸性矿山废水中生物成因次生高铁矿物的形成及环境工程意义[J]. 周立祥. 地学前缘. 2008(06)
[7]施氏矿物Schwertmannite的微生物法合成、鉴定及其对重金属的吸附性能[J]. 周顺桂,周立祥,陈福星. 光谱学与光谱分析. 2007(02)
[8]黄钾铁矾类矿物沉淀去除Cr（Ⅵ）的初步研究[J]. 王长秋,马生凤,鲁安怀. 矿物岩石地球化学通报. 2006(04)
博士论文
[1]施氏矿物还原-重结晶过程中重金属的再分配机制研究[D]. 范聪.华南理工大学 2019
[2]AMD污染河流铁硫循环微生物多样性及其对铁硫酸盐次生矿物相转变的影响[D]. 包艳萍.华南理工大学 2018
[3]溶解性有机质介导下酸性矿山废水中施氏矿物的转化机制及对重金属环境行为的影响[D]. 谢莹莹.华南理工大学 2018
[4]黄铁矿氧化过程中硫形态转化及其表面氧化电化学研究[D]. 涂志红.华南理工大学 2017
[5]几种亚稳态铁氧化物的结构、形成转化及其表面物理化学特性[D]. 王小明.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]硫酸盐还原菌在不同电子转移模式下介导施氏矿物的转化过程[D]. 曾宇飞.华南理工大学 2018
[2]典型高铁矿物微生物异化还原作用的实验研究[D]. 欧阳冰洁.南京大学 2013
[3]矿山酸性废水源头控制及资源化技术研究[D]. 朱延生.江西理工大学 2012
本文编号：3650838
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3650838.html
教材专著
