锑的环境微生物毒性效应以及混合还原菌固定锑的研究.pdf

摘要 随着经济发展，作为一种典型的两性金属元素锑（Sb）在实际工业生产中用 途广泛，其开采量和使用量逐渐增加。而作为锑等金属开采过程中的“副产物” ——尾矿库，其产生锑的污染极其严重。同时锑作为重金属，其毒性很强，严重 影响环境中生物的活性。因其污染和毒性如此严重，锑的污染治理研究也逐渐被 人们挖掘。本文章以锑为研究的目标重金属，探究了锑在尾矿库周边土壤以及水 体中的微生物毒性效应，并利用硫酸盐还原菌群处理锑污染。主要研究结果如下： 以锑为代表的重金属在尾矿库周边土壤中的含量严重超标，目标污染物锑在 玉米地和水稻田土壤中含量超出国家标准 3 倍以上，污染情况严重。在重金属含 量及其土壤理化性质、土壤活性的相关性研究中，发现土壤微生物活性与重金属 含量之间不存在相关性。故研究者在调研土壤活性的同时，仅仅关注土壤锑等重 金属的影响是不足够的，在部分地区，需要注意有机污染物的影响。 锑的污染程度较高，故本研究在接下来的实验中利用以硫酸盐还原菌为功能 菌组成的混合还原菌群来处理锑污染。通过测量不同浓度 Sb(III)对混合还原菌群 的生长曲线、微量热以及过氧化氢酶活性的影响，发现随着 Sb(III)浓度上升，混 合还原菌群活性降低很多，同时菌群固定效率也在降低。通过相关性分析，也研 究得出了混合还原菌群效率与微量热活性息息相关，从生物毒理学角度解读了混 合还原菌群自身活性与固定 Sb(III)效率之间的关联性。 以单因素实验作为基础，曲面响应实验进一步来探究混合还原菌群固定重金 属 Sb(III)的最佳条件，最终发现当pH 为 7.22、温度为 33.44℃、Sb(III)初始浓度 为 16.89 ppm 时，Sb(III)的处理效果最好。在最佳条件下，将混合还原菌固定Sb(III) 途径分为三部分，分别是：菌体硫还原作用、菌体自身吸附作用、菌体胞外聚合 物（EPS ）吸附作用。三大途径分别对降低重金属 Sb(III)含量做出贡献，但是对 于实验菌群来说，在初期的固定效率主要是由菌体以及胞外聚合物吸附重金属贡 献的。随着天数的增加，硫酸盐还原菌的氧化还原作用起到了主要的固定 Sb(III) 作用。在第 7 天，其氧化还原作用贡献超过了 60%的固定 Sb(III)的量。 关键词：锑，土壤微生物活性，硫酸盐还原菌，菌群活性，重金属固定效率 I Abstract With economic development, antimony (Sb), a typical amphoteric metal element, is widely used in actual industrial production, and its mining volume and usage are gradually increasing. As a "by-product" in the mining process of antimony and other metals-tailings pond, the pollution caused by antimony is extremely serious. Also, antimony as a heavy metal is very toxic and seriously affects the biological activity in the environment. Because of its serious pollution and toxicity, antimony pollution control research has gradually been excavated. This article takes antimony as the research target heavy metal, explores the antimicrobial toxicity effect of antimony in the soil and water body around the tailings reservoir, and uses sulfa