微生物还原对砷迁移性影响的机理研究

本研究从沈阳冶炼厂旧址采集土壤样品，从中富集厌氧的砷还原菌，并以其为接种微生物，在厌氧条件下考察微生物的作用对砷的还原及迁移的影响，从分子角度探索地下水和土壤体系中砷污染的机理，同时对工业上含砷废渣的长期稳定性进行探讨。 实验在以L-半胱氨酸作为还原剂创造的严格厌氧条件下接种微生物进行培养时，可以观察到As(V)的快速还原并向固体的转移，利用XRD和SEM-EDS技术对固体的分析表明该沉淀为AsS，指出了在周围环境中如果存在足够的含硫化合物时，微生物能够通过形成硫化砷的形式将砷固定下来。 本研究考察了工业上常见的含砷废渣（As:Fe摩尔比为1:8的含砷氢氧化铁）在微生物作用下的长期稳定性，结果表明在厌氧条件下微生物对砷和铁的还原速度都很快，在39天内就将~53%的As(V)还原为As(III)，在一天之内就能将约8.82 mg/L的As(III)释放出来，因此可以得出如果含砷废渣处理不当，就会在长期堆放过程中造成对环境甚至于地下水系统的污染。 本研究进一步采用不同比例（Al:Fe = 1:0, 1:1, 0:1）的铁铝氢氧化物为吸附剂，以As:(Fe+Al)摩尔比为1:100的比例在该介质上吸附砷并进行厌氧培养，考察微生物对吸附于这些载体上的As(V)的还原和迁移作用，结果指出微生物对砷的还原是砷向环境中释放的主要原因，砷的还原发生在铁还原之前，铁的还原和溶解并没有引起砷的迁移量的增加，因此铁的还原性溶解不是砷释放的主要原因；相反，由于氢氧化铝对As(III)几乎不吸附，因此，当铝被引入该体系时，可以观察到As(III)的释放明显增加。该实验结果表明在自然环境中，砷的释放主要是由于微生物对砷的释放以及铝氧化物对As(III)无吸附能力所导致的。