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本文以活性污泥为硫酸盐还原菌(SRB)的接种源,分离纯化出具有功能性的硫酸盐还原菌菌株。为考察纯菌株对酸性矿山废水中重金属离子耐受范围,分别添加锌、铜、镉等三种重金属离子,评价了硫酸盐还原菌对这三种金属离子的耐受程度,以及菌株在三种不同重金属离子中的代谢状况。深入研究了硫酸盐还原菌在不同浓度的锌离子和COD/SO42-条件下去除重金属离子的过程,并分析了不同因素对处理过程的影响,以期为低成本原位处理酸性矿山排水(acid mine drainage简称AMD)提供指导和方法。
实验采用叠皿法培养逐级分离、纯化,发现在培养过程中某些细菌能利用有机硫化物,但是不具备还原硫酸盐的能力,在今后纯培养过程中,应避免培养中添加有机硫化合物或采取其他方法进一步验证能否还原硫酸盐。改变培养基配方后,实验获得一株兼性厌氧的Gram-硫酸盐还原菌纯菌株;细胞呈杆状或弧状(0.3~0.5μm×1.5~2.0μm),具有还原硫酸盐能力,代谢产物为花瓣状的硫铁化合物。16SrDNA序列分析表明该菌株与Desulfovibrio vulgaris、Desulfovibrio sp同源性高达99%,据此构建了系统发育树状图。
通过实验研究发现,该菌株耐受重金属离子最大浓度分别为c(Zn2+)=77.5mg/L、c(Cd2+)=16.07mg/L、c(Cu2+)=15.23mg/L。在微观尺度下,观察生物矿化底物发现在含Cd2+的体系中矿化结晶程度不够,其他重金属体系中矿化结晶程度很好,有明显的纳米级颗粒。通过对不同锌离子浓度和COD/SO42-体系中的pH、ORP和铁离子、COD、硫酸根、锌离子的去除率分析,说明该菌株在锌离子体系和铜离子体系中,硫酸盐被还原的途径并不相同,且随着锌离子浓度的不断增加,对SRB还原硫酸盐有明显的抑制作用。纯培养过程中,随着COD/SO42-比值不断地减小,体系中SO42-、Zn2+、Fe2+去除的速率不断地加大,而且体系中产生的H2S对pH值影响非常大。