煤矸石山微生物群落和硫形態(tài)分布特征研究.pdf

1、煤炭開(kāi)采和分選加工過(guò)程中,大量的煤系及其伴生礦物雜質(zhì)都被當(dāng)作矸石排放到矸石山,其中的有害重金屬元素和硫化物與空氣和水接觸,經(jīng)微生物催化后對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的硫污染。而利用硫氧化/還原微生物(SOB/SRB)可以很好脫除矸石中硫化物和固定酸性廢水中重金屬離子,達(dá)到硫污染治理目的。因此,開(kāi)展與矸石山硫污染微生物治理相關(guān)的基礎(chǔ)研究對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文利用PCR-16S rRNA基因克隆文庫(kù),硫的K邊XANES,T

2、essier五步提取等方法首先研究了湖南湘潭某礦區(qū)煤矸石山周邊土壤中的微生物群落和硫及重金屬形態(tài)分布特征,然后分離鑒定其中的部分SOB和SRB微生物,并對(duì)SOB和SRB浸出煤矸石和處理酸性廢水的特性進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明矸石山周邊的土壤呈酸性,而且不同程度的受到了 Cr、Fe、Mn等重金屬的污染。其中Cr在土壤樣品中主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在,Fe主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在,而Mn在部分樣品中以殘?jiān)鼞B(tài)存在。土壤樣品中的礦物組成主

3、要是石英和高嶺土,還存在少量的金屬礦物;而樣品中的硫的形態(tài)大部分是以硫酸鹽形式存在,其次是硫代硫酸鹽和亞硫酸鹽,還有少量有機(jī)硫。主成分分析(PCA)結(jié)果表明,所采集的10個(gè)樣品聚為四大類(lèi)。
　　從四個(gè)代表性土壤樣品共獲得63個(gè)OTUs,分屬六大門(mén)類(lèi)微生物(Nitrospira門(mén)、Actinobacteria門(mén)、Firmicutes門(mén)、Proteobacteria門(mén)、Deferribacteres門(mén)和Ktedonobacteria綱

4、)。其中優(yōu)勢(shì)菌有:Moorella glycerini, Escherichia coli, Leptospirillum ferriphilum,Ferrimicrobium acidiphilum,Sulfobacillusbenefaciens, Desulfomonile tiedjei。PCA分析結(jié)果表明氧化還原電位對(duì)Proteobacteria門(mén)微生物的分布影響較大,Ktedonobacteria則受到pH的影響,相比之下其

5、它微生物種群與土壤的理化特性相關(guān)性不明顯。Deferribacteres、Nitrospira和Actinobacteria門(mén)微生物的分布與硫酸鹽、硫代硫酸鹽相關(guān)性較強(qiáng),Ktedonobacteria、Proteobacteria與亞硫酸鈉、氧化型谷胱甘肽相關(guān)性較強(qiáng),而Firmicutes與硫化物無(wú)明顯相關(guān)性。
　　從土壤樣品中分離純化出兩株SOB菌株和一株SRB菌株,16S rRNA基因序列分析表明三株菌分別與 Acidithi

6、obacillus thiooxidans, Acidithiobacillus ferrooxidans和 Desulfuromonas svalbardensis相似度較高,命名 SOB-1、SOB-2和SRB-7。XRD表明SOB處理前后矸石的物相組成變化不明顯。XPS和XAN ES結(jié)果均表明原始矸石中硫形態(tài)主要是硫酸鹽,還有少量硫化物。SOB-1對(duì)矸石浸出效果較差,樣品中硫的形態(tài)以及各種形態(tài)硫的含量基本沒(méi)有發(fā)生變化,而SOB-2