生物淋濾技術(shù)去除礦區(qū)土壤中的銅、鋅、鉛研究.pdf

1、在有色金屬礦采選過(guò)程中產(chǎn)生了大量選礦尾砂，尾砂大多就地筑壩處理，這些尾砂中重金屬隨礦山酸性廢水和酸性降雨等進(jìn)入土壤環(huán)境后，造成重金屬污染，帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題，如土壤基質(zhì)被污染，土壤結(jié)構(gòu)變差、養(yǎng)分缺乏，生態(tài)景觀遭破壞，地下水體受到污染，以及生物多樣性銳減等。因此，需要對(duì)礦區(qū)重金屬污染土壤中的重金屬進(jìn)行處理。 本文以鉛鋅銅礦區(qū)重金屬污染土壤為研究對(duì)象，采用本地嗜酸性氧化硫硫桿菌(Acidithiobacillus thiooxi

2、dans)對(duì)土壤中的重金屬(Cu,Zn,Pb)進(jìn)行生物淋濾。發(fā)現(xiàn)生物淋濾可以降低土壤中的重金屬濃度，改變重金屬的化學(xué)形態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該技術(shù)作為土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)是可行的。 生物淋濾技術(shù)是指利用自然界中一些微生物的直接作用或其代謝產(chǎn)物的間接作用，產(chǎn)生氧化、還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其它金屬)分離浸提出來(lái)的一種技術(shù)。生物淋濾技術(shù)采用微生物主要是一些嗜酸性的無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)菌，其中以氧化硫

3、硫桿菌(Acidithiobacillusthiooxidans)和氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)應(yīng)用最廣泛，因?yàn)槠渲亟饘偃コ矢叩葍?yōu)點(diǎn)，它的研究和應(yīng)用正擴(kuò)展到環(huán)境污染治理等領(lǐng)域，例如：城市污水處理廠的厭氧消化污泥、重金屬污染河床底泥、廢棄的鎳鎘電池、制革廠污泥，城市垃圾的焚燒飛灰等中的重金屬去除。 氧化硫硫桿菌的生物淋濾過(guò)程有多種影響因素，其中土壤的固體濃度和淋濾所需要的能源

4、物質(zhì)硫的濃度是影響生物淋濾效率的重要因素，而且這兩者也控制著生物淋濾的運(yùn)行成本。就土壤的固體濃度來(lái)說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)的角度看，生物淋濾過(guò)程采用的土壤濃度越高，就越有利于降低運(yùn)行成本。然而，土壤是一個(gè)復(fù)雜的緩沖體系，濃度越高，對(duì)pH的緩沖性能越好，不利于系統(tǒng)迅速達(dá)到酸性環(huán)境，而氧化硫硫桿菌又是一種嗜酸性的無(wú)機(jī)化能自養(yǎng)菌，且高的土壤濃度意味著高的重金屬濃度，也會(huì)對(duì)微生物活性產(chǎn)生影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在5個(gè)選取的濃度1％，2％，5％，8％，10％中

5、，1％的固體濃度條件下微生物活性，pH的下降速率和重金屬去除率最好。在這個(gè)濃度下13天之內(nèi)土樣中98.08％Zn，96.44％Cu，和43.52％Pb能夠被去除。氧化硫硫桿菌通過(guò)氧化硫或硫化物獲取能量，因此硫的濃度與細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖息息相關(guān)，在最適的硫濃度下，氧化硫硫桿菌淋濾速率最高，找到一個(gè)最佳的硫濃度，對(duì)于優(yōu)化生物淋濾過(guò)程有著重要意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在5種選取的濃度1％，2％，5％，8％，10％中，在2％的硫濃度下微生物活性，pH的下

6、降速率和重金屬的去除率最佳。在這個(gè)濃度下13天之內(nèi)土樣中Zn，Cu，Pb的去除率也可以達(dá)到97.54％，97.12％，44.34％。起始pH值對(duì)生物淋濾效果也有重要影響，對(duì)起始pH進(jìn)行對(duì)比生物淋濾實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，起始pH值對(duì)本地嗜酸性氧化硫硫桿菌淋濾重金屬Zn，Cu，Pb影響不是很明顯，在實(shí)驗(yàn)前不需要對(duì)污染土壤進(jìn)行預(yù)酸化，這樣也可以降低生物淋濾運(yùn)行成本。重金屬總量雖然是評(píng)價(jià)土壤生物效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)的前提，但僅以土壤中重金屬總量并不能很好地預(yù)測(cè)和

7、評(píng)估土壤重金屬的生物效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)。 重金屬的生物毒性更大程度上是由其形態(tài)分布所決定的，不同的形態(tài)產(chǎn)生不同的環(huán)境效應(yīng)，直接影響到重金屬的毒性、遷移及在自然界的循環(huán)，因此研究土壤中重金屬的形態(tài)特征具有重要的意義。本文采用BCR的4步連續(xù)提取法，將土壤中的重金屬分為4種形態(tài)：可交換態(tài)、可還原態(tài)(鐵和錳氧化態(tài))，可氧化態(tài)(硫化和有機(jī)結(jié)合態(tài))及殘?jiān)鼞B(tài)。通常認(rèn)為當(dāng)重金屬以可交換態(tài)存在時(shí)，重金屬是很活躍的，生物毒性較大；而當(dāng)重金屬以殘?jiān)鼞B(tài)