硫基混养条件下微生物还原地下水中重金属的应用研究

论文摘要

水是自然界最重要的资源之一,是人类在生活以及生产中离不开的重要资源。地下水水量稳定,水质好,是农业、城市和工业的重要水源之一,但是随着经济的发展,人类对资源的开发与利用导致了部分地下水受到重金属(如钒、铬)的污染。微生物修复重金属污染地下水是一种高效、经济和绿色环保的技术,混养条件下,自养与异养微生物可相互结合,在提高微生物修复重金属污染地下水的效率同时,减少了地下水被二次污染的风险。本研究首先通过批实验的方式,将单质硫与乙酸盐作为电子供体,实现了混养条件下微生物修复五价钒污染的地下水。在一个实验周期内(48 h),五价钒的混养去除效率达到了83.9±3.84%。使用了16S rRNA技术对反应器中的微生物群落变化进行研究,观察到了Geobacter、Spirochaeta、Syntrophobacter等菌属的富集。随后,以单质硫作为无机电子供体、乙酸盐作为有机电子供体对六价铬污染地下水进行微生物修复。在48 h内,六价铬的去除效率为95.5±0.74%。经过实验分析后确定,六价铬的还原产物为三价铬。对反应器内的微生物群落进行分析研究,发现了群落的明显变化,以及Mesotoga、Geobacter、Desulfovibrio等功能微生物的存在。最后,将固态的木屑、单质硫和贝壳作为填料,利用连续流模式的柱反应器模拟六价铬污染地下水的原位微生物修复。反应器共运行228天,结果表明水力停留时间的缩短与初始六价铬浓度的升高将降低反应器对六价铬的去除效率。向反应器内添加了硝酸盐,结果表明硝酸盐存在时,其与六价铬存在电子竞争关系,并更易于接受微生物传递的电子。与此同时,微生物群落发生了显着变化,如反应器中微生物群落丰度增加,Bacteroidetes门的细菌的占比显著提高。本研究证实了混养条件下微生物修复五价钒和六价铬污染地下水的可行性,并通过连续流柱实验模拟了原位修复的过程,为五价钒和六价铬污染地下水的原位修复提供了新思路。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 地下水钒、铬污染及其危害
•     1.1.1 钒的来源及污染现状
•     1.1.2 铬的来源与污染现状
•     1.1.3 钒、铬的危害
•   1.2 重金属污染地下水的修复技术研究进展
•     1.2.1 异位修复技术
•     1.2.2 原位修复技术
•     1.2.3 自然衰减修复技术
•   1.3 钒铬污染地下水的生物修复技术研究进展
•     1.3.1 生物修复五价钒污染地下水的研究进展
•     1.3.2 六价铬污染地下水的生物修复研究进展
•   1.4 混养条件下微生物修复技术的研究进展
•   1.5 研究目的、内容及创新点
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
•     1.5.3 研究创新点
•   1.6 技术路线
• 第2章 硫基混养条件下微生物还原五价钒
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•   2.3 实验过程
•   2.4 实验仪器
•     2.4.1 理化性质测试
•     2.4.2 微生物测试
•   2.5 结果与讨论
•     2.5.1 五价钒还原性能与过程
•     2.5.2 影响因素研究
•     2.5.3 微生物群落演化及功能微生物鉴定
•   2.6 本章小结
• 第3章 硫基混养下微生物还原六价铬
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•   3.3 实验过程
•   3.4 实验仪器
•     3.4.1 理化性质测试
•     3.4.2 微生物测试
•   3.5 结果与讨论
•     3.5.1 六价铬生物还原性能
•     3.5.2 影响因素研究
•     3.5.3 微生物群落的演化及功能微生物鉴定
•   3.6 本章小结
• 第4章 混养条件下生物PRB修复六价铬污染地下水
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 可行性研究实验材料
•     4.2.2 连续流研究实验材料
•   4.3 实验仪器
•     4.3.1 理化性质测试
•     4.3.2 微生物测试
•   4.4 结果与讨论
•     4.4.1 硫基混养固态电子供体还原六价铬的可行性研究
•     4.4.2 柱反应器的运行
•     4.4.3 微生物群落的演化及功能微生物鉴定
•   4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王忠骊

导师: 张宝刚

关键词: 混养,单质硫,地下水原位修复

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: X523;X172

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000977

总页数: 73

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