煤矸石山微生物群落和硫形態(tài)分布特征研究.pdf

1、煤炭開采和分選加工過程中,大量的煤系及其伴生礦物雜質都被當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)微生物催化后對周邊環(huán)境造成嚴重的硫污染。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,達到硫污染治理目的。因此,開展與矸石山硫污染微生物治理相關的基礎研究對礦區(qū)生態(tài)恢復具有重要的指導意義。
　　本文利用PCR-16S rRNA基因克隆文庫,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SOB和SRB浸出煤矸石和處理酸性廢水的特性進行了研究。
　　研究結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渣態(tài)存在,Fe主要以碳酸鹽結合態(tài)和殘渣態(tài)存在,而Mn在部分樣品中以殘渣態(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,還有少量有機硫。主成分分析(PCA)結果表明,所采集的10個樣品聚為四大類。
　　從四個代表性土壤樣品共獲得63個OTUs,分屬六大門類微生物(Nitrospira門、Actinobacteria門、Firmicutes門、Proteobacteria門、Deferribacteres門和Ktedonobacteria綱

4、)。其中優(yōu)勢菌有:Moorella glycerini, Escherichia coli, Leptospirillum ferriphilum,Ferrimicrobium acidiphilum,Sulfobacillusbenefaciens, Desulfomonile tiedjei。PCA分析結果表明氧化還原電位對Proteobacteria門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性不明顯。Deferribacteres、Nitrospira和Actinobacteria門微生物的分布與硫酸鹽、硫代硫酸鹽相關性較強,Ktedonobacteria、Proteobacteria與亞硫酸鈉、氧化型谷胱甘肽相關性較強,而Firmicutes與硫化物無明顯相關性。
　　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)硫的含量基本沒有發(fā)生變化,而SOB-2