耐重金屬細(xì)菌對(duì)土壤膠體礦物體系吸附銅和鎘離子的影響.pdf

1、以湖北咸寧溫泉紅壤膠體、河南鞏義褐土膠體、針鐵礦和高嶺石膠體為材料,以從大冶銅礦區(qū)土壤篩選的耐重金屬細(xì)菌NTG-01為實(shí)驗(yàn)菌株,研究該菌株對(duì)土壤膠體、礦物體系對(duì)Cu<'2+>、Cd<'2+>的吸附動(dòng)力學(xué)影響,探討不同pH及不同菌量條件下該細(xì)菌對(duì)土壤膠體和粘土礦物體系吸附Cu<'2+>、Cd<'2+>的影響,采用紅外光譜技術(shù)研究土壤膠體、礦物及細(xì)菌吸附Cu<'2+>、Cd<'2+>的機(jī)理.主要研究結(jié)果如下:1.當(dāng)加入的菌量從6.5×10<

2、'10>加大到1.3×10<'10>個(gè)時(shí),紅壤膠體、褐土膠體、針鐵礦和高嶺石對(duì)Cu<'2+>的最大吸附量分別為:62、70,、89.5、104.3,76.7、82.1,38.7、49.6mmol/kg,增長(zhǎng)率分別為14﹪、27﹪,9.6﹪、27.7﹪,5.6﹪、13.3﹪和23.5﹪、58.2﹪.其中以高嶺石的增幅最大,紅壤次之,針鐵礦最小.加上述菌量的細(xì)菌NTG-01后,紅壤膠體、褐土膠體、針鐵礦和高嶺石體系比無(wú)菌體系分別增長(zhǎng)11.6

3、﹪、30.4﹪、9.6﹪、12.7﹪、28.2﹪、36.6﹪和13.8﹪,16.3.菌量對(duì)體系吸附重金屬容量的影響與細(xì)菌細(xì)胞對(duì)重金屬離子的吸附固定和細(xì)菌對(duì)體系表面的理化性質(zhì)發(fā)生改變有關(guān).2.隨著pH的升高,細(xì)菌對(duì)Cu<'2+>的吸附率逐漸上升,當(dāng)pH大于6時(shí),吸附率接近100﹪.細(xì)菌對(duì)Cd<'2+>的吸附率隨著pH的升高而增大,當(dāng)pH為5.5時(shí),其對(duì)Cd<'2+>的吸附率達(dá)到最大.pH繼續(xù)升高時(shí),細(xì)菌對(duì)Cd<'2+>吸附百分率有所下降.

4、3.加入細(xì)菌以后,褐土膠體和紅壤膠體對(duì)Cu<'2+>的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程依然用拋物線擴(kuò)散方程擬合最好,即顆粒表面吸附點(diǎn)位數(shù)目控制反應(yīng)速度.加入細(xì)菌NTG-01后,使褐土膠體和紅壤膠體對(duì)Cd<'2+>的吸附機(jī)理發(fā)生了變化.最優(yōu)方程由原來(lái)的拋物線擴(kuò)散方程變?yōu)橐痪€反應(yīng)方程,即在有細(xì)菌存在的土壤體系中,反應(yīng)的速度取決于溶液中重金屬的濃度.因此,控制土壤溶液中鎘的濃度有利于微生物對(duì)土壤鎘污染的生物修復(fù).在80分鐘內(nèi),加入細(xì)菌NTG-01后的褐土膠體和

5、紅壤膠體對(duì)Cu<'2+>的吸附速率、累積吸附量與未加菌比,沒(méi)有太大變化,而紅壤、褐土-細(xì)菌復(fù)合體對(duì)Cd<'2+>的吸附速率、累積吸附量明顯大于純紅壤、純褐土膠體.4.細(xì)菌細(xì)胞表面的游離羥基-OH是吸附Cu<'2+>的活動(dòng)中心;加入細(xì)菌以后促進(jìn)了Cu<'2+>與針鐵礦表面游離羥基-OH反應(yīng),使Cd<'2+>與其表面的水合羥基(-OH<,2>)的反應(yīng)加強(qiáng);細(xì)菌的加入導(dǎo)致了高嶺石的游離羥基-OH的紅外吸收峰強(qiáng)度降低,說(shuō)明細(xì)菌增強(qiáng)了Cu<'2+