發(fā)布時間：2018-10-16 13:10

【摘要】：鐵礦的采選不僅造成大量固體廢物的排放和堆存,而且選礦藥劑和重金屬污染還會通過不同方式進入大氣、水體和土壤中,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此鐵尾礦的土壤化、資源化利用不僅是突破鐵礦產(chǎn)業(yè)環(huán)境瓶頸的重要措施,而且可以解決礦山修復(fù)過程中土壤資源不足的問題。本研究可為微生物技術(shù)修復(fù)土壤中的重金屬污染提供理論基礎(chǔ),具有極為重要的應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的修復(fù)重金屬污染的鐵尾礦的方法根據(jù)原理可分為化學(xué)法、物理法和生物法。化學(xué)法使用的添加劑會導(dǎo)致土壤的二次污染,而物理修復(fù)技術(shù)成本高,流程及設(shè)備操作復(fù)雜。生物修復(fù)技術(shù)綠色環(huán)保且不會產(chǎn)生二次污染,在重金屬污染修復(fù)領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景,近年來逐漸成為污染土壤原位修復(fù)的首選技術(shù)。本文針對鞍山鐵尾礦重金屬污染的實際狀況,篩選出了耐受Pb、Mn和Zn的土著菌種,并優(yōu)化修復(fù)作用條件以提高修復(fù)效率,然后研究其在鐵尾礦土壤化利用過程中的應(yīng)用,有效改善鐵尾礦肥力,提高鐵尾礦利用效率。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:通過富集培養(yǎng)技術(shù),對鐵尾礦樣品進行馴化后,獲得了能夠耐受Pb、Mn和Zn重金屬污染的菌種。對菌種的內(nèi)轉(zhuǎn)錄區(qū)間經(jīng)過擴增后比對,分別繪制各菌種的系統(tǒng)進化樹。三種菌種分別為能夠耐受Pb污染的土著菌種-卷枝毛霉,耐受Mn污染的土著菌種-棘孢木霉,耐受Zn污染的土著菌種-被孢霉,三種菌種在液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)12h后基本達到對數(shù)生長期,生物學(xué)特征明顯,對重金屬污染具有較強的耐受能力,同時能很好地適應(yīng)環(huán)境,為重金屬污染鐵尾礦的微生物修復(fù)提供了技術(shù)支持。通過吸附實驗,以三種真菌活化后的菌絲作為吸附劑,分別用卷枝毛霉吸附Pb2+,棘孢木霉吸附Mn2+,被孢霉吸附Zn2+,分別考察了溫度、pH和初始接種量對各菌種吸附效果的影響。結(jié)果表明卷枝毛霉對Pb2+和棘孢木霉對Mn2+的吸附作用最佳pH為6,被孢霉對Zn2+的最佳pH為7;卷枝毛霉對Pb2+、被孢霉對Zn2+吸附作用的最佳溫度都為26℃,而棘孢木霉對Mn2+的吸附作用的最佳溫度為28℃;卷枝毛霉和棘孢木霉分別對Pb2+和Mn2+的吸附率在初始接種量為1.0ml的時達到最大值,而在初始接種量為1.2ml的條件下被孢酶對Zn2+的吸附率最大。在初始重金屬離子濃度設(shè)置為20mg/L時,卷枝毛霉菌種對Pb2+、棘孢木霉菌種對Mn2+以及被孢霉菌種對Zn2+的吸附率分別達到了 95.46%、92.78%和86.89%。三種菌種都可以很好的吸附溶液中的重金屬離子,吸附能力最強的為卷枝毛霉,其次是棘孢木霉,最小的是被孢霉。通過吸附實驗,分別研究了最佳實驗條件下卷枝毛霉菌種對Pb2+、棘孢木霉菌種對Mn2+以及被孢霉菌種對Zn2+的吸附熱力學(xué)和動力學(xué)曲線,發(fā)現(xiàn)Langmuir型等溫吸附模型可以用于擬合三種菌種分別對重金屬離子的吸附作用過程,并且根據(jù)公式算得的卷枝毛霉對Pb2+、棘孢木霉對Mn2+、被孢霉對Zn2+的最大吸附量分別為79.76、76.42和78.16 mg/g,R2分別為0.9932、0.9693和0.9759,比較R2可知,卷枝毛霉對Pb2+的親和力大于另外兩種菌種的親和力。將卷枝毛霉對Pb2+、棘孢木霉對Mn2+、被孢霉對Zn2+的吸附曲線分別進行擬合發(fā)現(xiàn),擬合曲線符合偽二級動力學(xué)模型,說明菌種主要通過離子交換和絡(luò)合等反應(yīng)吸附重金屬,卷枝毛霉對Pb2+,棘孢木霉對Mn2+以及被孢霉對Zn2+的最大吸附量分別為77.42、75.00和68.57 mg/g;R2分別為0.9991、0.9192和0.9844,卷枝毛霉對Pb2+的吸附曲線擬合效果較好,三種菌種對重金屬吸附量都較高,說明它們在重金屬污染鐵尾礦的原位修復(fù)中具有較高的應(yīng)用潛力。通過現(xiàn)場應(yīng)用研究,分析混合菌劑對鐵尾礦中重金屬可交換態(tài)、酶活性以及微生物多樣性的影響。將菌種混合培養(yǎng)后制成微生物菌劑,應(yīng)用到鐵尾礦土壤化利用的過程中。結(jié)果表明,實驗室微生物菌劑對重金屬具有較好的固定作用,固定效率分別為74.98%(Zn)、85.29%(Pb)和79.41%(Mn),微生物菌劑的添加使得鐵尾礦中的微生物數(shù)量增加(p0.05),其中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量分別比施加菌劑前分別增加了 16.81%、34.62%和27.63%。同時經(jīng)微生物菌劑處理的鐵尾礦過氧化氫酶和脲酶的活性比施加菌劑前分別增加了 68.79%和56.47%,說明隨著鐵尾礦中重金屬可交換態(tài)的含量的降低對酶活性的抑制作用減弱,且微生物數(shù)量與酶活呈顯著相關(guān)。鐵尾礦的微生物多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener指數(shù))由3.7增加到了 4.05,說明微生物菌劑的添加對鐵尾礦中微生物的多樣性有促進作用,有效改良了鐵尾礦的生物群落結(jié)構(gòu),促進了鐵尾礦中微生物的生長和繁殖(p0.05)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X53;X753

【參考文獻】

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本文編號：2274465