高砷地下水一直以來都是國際水文地質(zhì)界持續(xù)關(guān)注的重大環(huán)境地質(zhì)問題。載砷鐵氧化物礦物的還原性溶解目前被公認(rèn)為是高砷地下水的主要成因。高砷地下水含水層載砷鐵氧化物通常是多種鐵氧化物礦物的混合體,探究載砷混合鐵氧化物礦物的還原及其砷釋放特征對刻畫原位環(huán)境地下水砷富集機(jī)理具有重要意義。因此,本研究利用不同種類的鐵還原菌（只有鐵還原能力的Shewanella oneidensis MR-1和內(nèi)蒙古高砷地下水沉積物中分離的具有砷鐵還原能力的Clostridium sp.anHT01）還原不同比例的混合載砷鐵氧化物礦物,探究微生物-載砷鐵氧化物相互作用體系對砷的遷移轉(zhuǎn)化行為的影響。獲得以下認(rèn)識:（1）鐵還原菌MR-1介導(dǎo)下的還原過程,磷酸根反應(yīng)體系水鐵礦最大還原速率為291μg·L^-1·h^-1,還原量3501μM,砷最大釋放量276μg/L,碳酸根體系水鐵礦最大還原速率為366μM/h,還原3023μM水鐵礦,砷的最大釋放量為25μg/L。碳酸根體系水鐵礦的還原速率大于磷酸根體系,但總還原量低于磷酸根培養(yǎng)基。在磷酸根體系,砷先釋放再發(fā)生鐵氧化物的還原,碳酸根... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微生物作用下異化鐵還原的可能機(jī)制

緒論6吸附的Fe(II)一旦達(dá)到了飽和的狀態(tài)，生成的次生礦物主要是磁鐵礦，如果水鐵礦還原速率很高，磁鐵礦生成會直接受到抑制，此時主要產(chǎn)物則為菱鐵礦(圖1-2)。不僅如此，次生礦物可以同過共沉淀和吸附作用影響鐵礦物結(jié)合態(tài)的砷的釋放。比如，鐵還原形成的Fe(II)會與硫化物形成黃鐵礦沉淀，并固定體系中的砷（Omoregieetal.,2013）。圖1-2異化鐵還原的次生礦物的形成過程（羅海林，2018）1.2.4鐵氧化物礦物的還原微生物值得注意的是，介于鐵還原機(jī)制的多樣性，鐵還原微生物同樣也具有多樣性。截止到目前為止，眾多學(xué)者已經(jīng)從海洋沉積物、淡水沉積物、蓄水層等不同環(huán)境中以各種方法分離出不同的鐵還原菌，如圖1-3所示，主要包括有希瓦氏菌(Shewanellaputrefaciens)、土桿菌屬(Geobactermetallireducens)、地桿菌屬(Geobacter)等。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文7圖1-3鐵還原微生物分類SchewanellaoneidensisMR-1是一種常見的鐵還原模式菌，附砷針鐵礦、水鐵礦在被MR-1還原后，鐵氧化物上的As(Ⅴ)隨Fe(Ⅱ)進(jìn)入液相釋放，最后形成次生Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)礦物如藍(lán)鐵礦、磁鐵礦，重新將As(Ⅴ)吸附到固相中，或者砷與Fe(Ⅱ)共同沉淀形成穩(wěn)定的As(Ⅴ)-Fe(Ⅱ)復(fù)合物Fe3(AsO4)2（Jiangetal.,2013）。作為典型的鐵還原菌，將SchewanellaoneidensisMR-1、MR-4應(yīng)用于臭蔥石及砷黃鐵礦進(jìn)行實驗，發(fā)生Fe(III)還原后礦物首先被溶解，接著As從該含砷礦物中釋放出來，此為后續(xù)砷甲基化或砷氧化反應(yīng)發(fā)生的前提（YinWangetal.,2016）。研究表明，砷由水鐵礦向孔隙水中釋放的過程隨反應(yīng)時間而改變，總的來說主要由三個進(jìn)程交迭構(gòu)成：水流中化學(xué)不平衡引起的As解吸、鐵的相態(tài)轉(zhuǎn)變過程中As被固定、Fe(II)固體還原溶解時As的釋放，各進(jìn)程都對固相和液相中的砷含量有直接影響（TufanoandFendorf,2008）。在室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，學(xué)者們對世界各地的多種環(huán)境樣品進(jìn)行了鐵還原菌與砷遷移轉(zhuǎn)化關(guān)系的研究。鐵還原菌MR-1作用于含砷的固體廢渣還原了Fe(Ⅲ)，顯著地增加了體系中As的釋放，且As的釋放與Fe的釋放呈線性關(guān)系（Tianetal.,2015）。美國科達(dá)倫湖被尾礦庫排泄造成了砷污染，在鐵還原菌ShewanellaalgastrainBrY與臭蔥石或含砷湖相沉積物的反應(yīng)體系中，該菌可以將三價鐵氧化物轉(zhuǎn)化成Fe(II)，促進(jìn)了吸附態(tài)及結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]河套盆地西北部高砷地下水水化學(xué)特征及適宜除砷方法初探[D]. 陳廣宇.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[2]河套盆地山前平原沉積物地球化學(xué)特征及其對地下水砷的控制意義[D]. 李曉峰.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2018
[3]磷酸鹽對異化鐵還原誘導(dǎo)的次生鐵礦形成與鎘轉(zhuǎn)化過程的影響[D]. 羅海林.福建農(nóng)林大學(xué) 2018
[4]高砷地下水中土著微生物多樣性及控制因素[D]. 沈甲星.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2017
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本文編號：2996985