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研究著眼于細(xì)菌去除受地雷影響的水中的金屬

2019-01-21 15:07:42 ? 來源：

賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員正在改進(jìn)一種天然的，低成本的工藝，這將有助于從受地雷污染的水中去除一些最豐富的污染物，如鐵。賓夕法尼亞州立大學(xué)環(huán)境工程教授比爾布爾戈斯說：“在這項(xiàng)研究中，我們研究了在規(guī)定條件下亞鐵的氧化速度，并發(fā)現(xiàn)了在這些不同條件下生物體的微生物種類。” “了解特定治療過程的速度，以及涉及哪些微生物，不僅重要。”

該團(tuán)隊(duì)從賓夕法尼亞州阿巴拉契亞煤盆地的兩個(gè)酸性礦山排水點(diǎn)富集鐵氧化細(xì)菌，然后測量低pH值下的鐵氧化速率。這兩個(gè)部位是Scalp Level，顯示出最高的鐵氧化率，Brubaker Run顯示平均比率。兩者都在坎布里亞郡。

在每個(gè)地點(diǎn)，研究人員首先收集酸性礦井排水和表面沉積物，用作微生物富集的“種子”材料。“沉積物是新沉積的鐵氧化物，通常表明礦井排水，”布爾戈斯說。“Scalp Level的沉積物與Brubaker Run的沉積物有不同的微生物群落。”

一旦進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，從沉積物樣品中提取微生物，然后使用無流動，補(bǔ)料分批生物反應(yīng)器進(jìn)行富集，其中間歇性地添加亞鐵以增強(qiáng)鐵氧化細(xì)菌的生長。

富集后，將每種培養(yǎng)物分成兩組實(shí)驗(yàn)，一組改變pH，另一組改變鐵濃度。使用四個(gè)反應(yīng)器(每個(gè)站點(diǎn)兩個(gè))，研究人員測量了不同條件下的鐵氧化速率，然后比較了從生物質(zhì)樣品中提取的DNA，注意到微生物群落的變化。

流通實(shí)驗(yàn)使我們能夠模仿工程生物反應(yīng)器，”布爾戈斯說。

最近在應(yīng)用和環(huán)境微生物學(xué)中發(fā)表的這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，從這兩個(gè)位點(diǎn)富集的不同微生物群落保持了從它們各自的種子材料遺傳的不同性狀。這兩個(gè)系統(tǒng)的長期運(yùn)行并未導(dǎo)致相同甚至更相似的微生物群落。

然而，所有的生物反應(yīng)器確實(shí)氧化鐵并以非常相似的速率將其除去。這表明用于礦井水處理的生物反應(yīng)器的性能可能不強(qiáng)烈依賴于用于反應(yīng)器啟動的“微生物種子”。“這是一個(gè)連續(xù)的過程，”布爾戈斯說。“每個(gè)微生物群落都是下一階段的種子。重要的是，兩個(gè)地點(diǎn)的鐵氧化速率基本相同，即使它們在田間變化很大。這意味著你可以去任何地方并豐富生物反應(yīng)器中的這些微生物，它們都將以非常相似的方式運(yùn)作。“

從這些結(jié)果中，該團(tuán)隊(duì)還能夠證明某些生物在某些地球化學(xué)條件下確實(shí)做得更好。布爾戈斯說：“當(dāng)鐵濃度較低時(shí)，有些生物體表現(xiàn)出色。” “當(dāng)pH很低時(shí)，有些生物體表現(xiàn)得格外異常，或相反，當(dāng)pH值很高時(shí)，它們只能表現(xiàn)良好。”

研究人員的下一步是與礦業(yè)公司合作，建立更大的中試規(guī)模系統(tǒng)。“當(dāng)你有極低的pH和極高的鐵濃度時(shí)，這是一種昂貴的水處理，”布爾戈斯說。“傳統(tǒng)的做法并不是最有效的，它們肯定不是最具成本效益的。生物低pH值鐵氧化是經(jīng)濟(jì)的，可以無縫地整合到酸性礦井排水處理系統(tǒng)中。”

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