摘要
锰氧化菌(manganese-oxidizingbacteria,MnOB)诱导形成的生物锰氧化物(biogenicMnoxides,BMO)能够同步实现重金属的固定，在环境修复领域得到广泛关注。本论文筛选得到了3株锰氧化菌，分析了3株锰氧化菌的Mn(Ⅱ)氧化特性和氧化机制，研究了3株锰氧化菌在不同Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)浓度及碳源等条件下对砷和锑的去除效能，在分析原位诱导BMO特性和污染物赋存状态的基础上，推测了锰氧化菌原位诱导BMO对砷和锑的去除机制。本论文的研究成果将为BMO原位修复砷锑污染环境提供科学指导。主要研究结果如下: (1)筛选的3株高效锰氧化菌Acidovoraxfacilis.WHW-1(敏捷嗜酸菌)、Acinetobacterbereziniae.WHW-2(别雷斯不动杆菌)和Pantoeadisppersa.WHW-3(分散泛菌)对锰有较强的耐受能力，同时对Mn(Ⅱ)有较强的锰氧化能力和吸附能力。在适宜条件下，三株锰氧化菌的生长情况良好，Mn(Ⅱ)浓度为15～65mg/L时，3株锰氧化菌诱导产生的BMO随初始Mn(Ⅱ)浓度的升高而升高，但Mn(Ⅱ)浓度超过65mg/L会抑制BMO的形成;BMO结晶较弱，无固定形态，其主要成分以Mn(Ⅲ)为主，Mn(Ⅳ)的含量较少;3株锰氧化菌在锰氧化过程中会产生H2O2和超氧自由基(·O2-)等物质，将Mn(Ⅱ)氧化并生成过氧化氢，增强其锰氧化能力。 (2)当As(Ⅲ)浓度在2-5mg/L时，3株锰氧化菌均对As(Ⅲ)有较强的耐受能力，对As(Ⅲ)的最终去除率均能达到95％以上;当As(Ⅲ)浓度为5mg/L,Mn(Ⅱ)浓度为65mg/L时，3株锰氧化菌对As(Ⅲ)的最终去除率分别为96.6％、98.1％、96.2％;当As(Ⅲ)浓度为5mg/L,Fe(Ⅲ)浓度为150mg/L时，3株锰氧化菌对As(Ⅲ)的最终去除率分别为96.5％、97.4％、95.1％;结合BMO表征结果对锰氧化菌去除As(Ⅲ)的机制进行分析，发现As(Ⅲ)在BMO、H2O2及·O2-、·OH等自由基的作用下被氧化为As(Ⅴ),通过吸附和共沉淀而被去除。 (3)当Sb(Ⅲ)浓度在2-50mg/L时，3株锰氧化菌均对Sb(Ⅲ)有较强的耐受能力，对Sb(Ⅲ)的最终去除率均能达到70％以上;当Sb(Ⅲ)浓度为20mg/L,Mn(Ⅱ)浓度为65mg/L时，3株锰氧化菌对Sb(Ⅲ)的最高去除率分别为96.1％、90.8％、81.3％;当Sb(Ⅲ)浓度为20mg/L,Fe(Ⅲ)浓度为150mg/L时，3株锰氧化菌对Sb(Ⅲ)的最高去除率分别为96.9％、93.1％、95.3％;当Sb(Ⅲ)浓度为20mg/L,以葡萄糖、甘油、壳聚糖、尿素做碳源时，3株锰氧化菌对Sb(Ⅲ)的最高去除率分别为90.2％、91.2％、88.7％;结合BMO表征对锰氧化菌去除Sb(Ⅲ)的机制进行分析，发现Sb(Ⅲ)也能被BMO、H2O2及·O2-、·OH氧化为Sb(Ⅴ),通过吸附和共沉淀而被去除。
NETL