酸性矿山废水(AMD)中含有高浓度的硫酸盐和金属离子,对矿山生态环境造成了严重的危害.硫酸盐还原菌(SRB)可以将SO42-还原为S2-,沉淀金属离子,并生成生物硫铁,其处理效率较高.文章利用农业废弃物秸秆制备SRB的缓释碳源,考察了不同形式的碳源条件下SRB对酸性矿山废水特征污染组分的处理效果,并结合SRB原位生成的生物硫铁包覆颗粒,制备得到SRB-生物硫铁复合材料,通过批量实验和动态柱实验考查SRB-生物硫铁复合材料对高浓度模拟废水和实际矿井水的处理效果.结果显示:在pH为 5.5时,将秸秆渣作为游离SRB的碳源是可行的,但与秸秆渣相比,秸秆生物炭的处理效率明显更高,将秸秆生物炭与乳酸钠结合制备的SRB碳源,激活SRB的时间更短,12 h内对SO42-和Fe2+的去除率分别达到了 59.25%和 79.56%.在此实验范围内,随着生物炭投加量的增大,去除效率逐渐提高,在pH为 4.5～6.5的范围内,体系初始pH对SRB反应体系的处理效果影响不大.SRB-碳源与生物硫铁包覆颗粒结合后对高浓度的SO42-和Fe2+模拟废水能保持高效且持久的反应活性.动态柱实验表明SRB-生物炭-生物硫铁复合材料对酸性矿井水的特征污染指标有明显的修复效果,出水水质的大部分指标可满足地下水Ⅲ类标准,运行 15d后仍能保持稳定的修复效果.

探究氯离子(Cl-)对硫铁矿生物氧化的影响有利于揭示酸性矿山废水(acid minedrainage,AMD)形成规律,进一步探索废水体系生物成矿特征对明确生物成矿对AMD产生的调控亦具有积极意义.本文采用摇瓶试验,在探究Cl-对硫铁矿生物氧化(生物氧化过程不补充微生物所需的液体培养基)影响的基础上,进一步考察了硫铁矿氧化所得酸性废水体系次生铁矿物的合成行为.结果表明:当体系Cl-浓度为8.2 mmol·L-1时,硫铁矿生物氧化速率相对于对照体系(无Cl-加入)无明显差异;当体系Cl-浓度为16.5 mmol · L-1时,一定程度上促进了硫铁矿的生物氧化;高浓度(49.4～65.8 mmol·L-1) Cl-对硫铁矿的生物氧化有显著的抑制作用.例如,初始Cl-浓度为0、8.2、16.5和65.8 mmol·L-各处理,当硫铁矿生物氧化至68 d时,体系总Fe离子浓度分别为1204.56、1218.09、1431.50及796.48mg·L-1.各处理生物氧化后的硫铁矿表面有明显的微生物侵蚀坑,而其表面却并没有观察到次生铁矿物的合成.各处理体系所得硫铁矿生物氧化后,54.3％ ～79.5％总Fe离子以Fe2+存在.将各处理体系过滤所得滤液再次培养,体系Fe2+被逐渐氧化完全,且体系有次生铁矿物(黄铁矾类物质)最终产生.可见,Cl-对硫铁矿生物氧化行为有一定的调控作用,且体系存在的Fe离子脱离硫铁矿体系,伴随着Fe2+被逐渐全部氧化为Fe3+,体系有次生铁矿物大量合成.本研究结果可为明晰酸性矿山废水形成及废水中次生铁矿物合成规律提供一定的参数支撑.

伴随着采矿业而产生的酸性矿山废水具有污染面广、污染持续时间长、危害程度严重等特点.硫铁矿生物氧化是产生酸性矿山废水的主要原因.探究硫铁矿生物氧化细节对揭示自然状态下酸性矿山废水的产生规律具有重要意义.本研究采用摇瓶实验,探究了环境温度10～30℃与硫铁矿矿浆浓度0.67％～2％对硫铁矿生物氧化的影响.结果 表明,当环境温度为30℃,矿浆浓度为2％时,1g硫铁矿生物氧化18d释放的H+、总Fe、S042-量分别为0.6 mmol、64.53 mg与151.0 mg.与矿浆浓度2％相比较,当矿浆浓度降低至0.67％时,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了13.3％与18.2％.与环境温度30℃相比较,当温度降低至10℃,硫铁矿生物氧化释放H+与总Fe的量降低了80.0％与82.6％.高矿浆浓度(1％～2％)与高温(20～30℃)条件下,硫铁矿生物体系SO42-呈现明显的增加趋势,低矿浆浓度(0.67％)与低温(1O℃)条件下,体系SO42-增加量并不明显.不同处理硫铁矿生物氧化后,根据氧化程度,硫铁矿表面呈现出疏密不同的侵蚀坑,在环境温度30℃的处理体系,生物氧化后,硫铁矿表面观察到次生铁矿物.本研究结果为进一步揭示自然界酸性矿山废水的形成机理提供必要的数据支撑.

纳米硫铁是一种新型纳米材料,具有良好的导电性、吸附性和还原性,可以强化微生物之间的电子传递,促进污染物降解,近年来已被广泛研究.生物合成法具有污染小、成本低、反应条件温和、纳米硫铁产物性能好等优点.本文中,笔者综述了不同微生物合成纳米硫铁的相关研究进展,总结了其在强化电子传递及污染物去除方面的研究现状,并对生物纳米硫铁应用于生物电化学系统以及污染物去除的前景进行了分析和展望.

[目的]探讨在酸性含锰极端水环境中油球藻的生长特性及其对环境pH和Mn2+的影响.[方法]从某硫铁矿山的酸性废水库中分离获得纯化藻株,通过形态观察及18S rRNA基因测序对其进行鉴定,并着重考察了不同pH和典型金属离子Mn2+浓度对其生长特性的影响,并通过测定藻生物量、光合色素、丙二醛(malondialdehyde,MDA)和还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)含量以及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)比活力的变化,分析该藻对Mn2+胁迫的生理响应机制.[结果]分离得到的藻株经鉴定为Graesiella sp.MA1;pH对该藻的生长有显著影响,其最低耐受初始pH为3.5;在初始pH为3.5和Mn2+浓度分别为5、30和55 mg/L时,藻细胞生物量随着Mn2+浓度的增加而下降,各试验组中的Mn2+浓度亦分别降低了28.62％、21.90％和18.84％,且pH值分别升高至5.7、5.6、5.4,对照组pH则高达9.1;在培养24 d后,藻细胞叶绿素a/b值随Mn2+浓度增加而下降,而MDA、GSH含量以及SOD、APX比活力则显著增加.结果 表明,从酸性矿山废水库中分离纯化获得的油球藻能够同时耐受低pH和一定浓度范围内的Mn2+,在这种极端环境下,其细胞内的抗氧化系统缓减了膜脂质过氧化作用,从而在耐受重金属离子与解毒方面起到了重要作用.[结论]Graesiella sp.MA1具有耐受低pH、重金属离子以及产碱的作用,研究结果为利用油球藻开展酸性矿山废水原位生物修复提供了一定的理论依据.

提高抗肿瘤药物的靶向性是肿瘤治疗、降低药物副作用的重要手段.在肿瘤组织内部由于癌细胞的快速增殖致使其形成低氧区,低氧区会对多种肿瘤治疗方案产生耐受.趋磁细菌(Magnetotactic bacteria,MTB)是一类能在细胞内产生外包生物膜、纳米尺寸、单磁畴磁铁矿(Fe3O4)或硫铁矿(Fe3S4)晶体颗粒-磁小体的微生物的统称.在磁场的作用下,趋磁细菌可凭借鞭毛运动至厌氧区.趋磁细菌在动物体内毒性较低且生物相容性良好,其磁小体与人工合成的磁性纳米材料相比优势显著.文中在介绍趋磁细菌及其磁小体生物学特点、理化性能的基础上,综述了趋磁细菌作为载体偶联药物进入肿瘤内部,并通过感受低氧信号定位于肿瘤低氧区,以及趋磁细菌竞争肿瘤细胞铁源的研究进展,总结了磁小体运载化疗药物、抗体、DNA疫苗靶向结合肿瘤的研究进展,分析了趋磁细菌及磁小体肿瘤治疗中面临的问题,并对趋磁细菌和磁小体在肿瘤治疗中的应用进行了展望.

[目的]从沼渣和硫铁矿场土壤中分离可以去除氨氮和硫化物的微生物,并筛选复配后应用于堆肥中,以减少畜牧业粪便处理时臭气的释放量,改善工作环境.[方法]利用选择培养基分别筛选除氨和除硫的微生物,并进行16S rRNA基因序列分析鉴定,挑选效果较好的菌株进行组合,复配出微生物除臭剂将其应用于粪便堆肥中,通过检测现场氨气和硫化氢浓度初步评估其除臭效果.[结果]分离出了 12株除氨微生物和5株除硫微生物,挑选出5株效果较好的菌株分别标记为N-2、N-5、N-6、N-11和S-3.复配实验表明菌株N-5+N-6+N-11+S-3组成的微生物除臭剂效果最佳,对NH4+-N和S2-去除率最高,分别为82.46％和84.84％.同时,堆肥应用实验证明微生物除臭剂具有除臭功效,尤其是在堆肥前期,在第7天翻堆的过程中氨气和硫化氢释放量相对于对照组减少了 62.84％和53.12％.堆肥结束,与对照组相比,微生物除臭剂组氨氮含量低于对照组33.62％.[结论]本研究获得的微生物除臭剂有效降低了畜禽粪便堆肥过程中恶臭气体的释放,在改善畜牧业粪便堆肥处理环境方面具有较大的应用潜力.