铁氧化物对硫酸盐还原菌分解硫酸盐矿物的协同作用

以牛肉膏为碳源,用活性污泥混合菌接种,探讨在缺氧条件下添加不同的铁氧化物对硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物的影响。通过溶液pH、铁离子、硫酸根浓度以及固体产物的SEM和EDS图谱分析,揭示硫酸盐矿物分解过程和机制。实验结果表明,铁氧化物对SRB分解硫酸盐矿物起着明显的协同作用:①被铁还原菌还原的Fe2+与硫酸盐还原产生的硫化氢反应形成铁硫化物,消除硫化氢对SRB分解硫酸盐的抑制作用;②铁氧化物还原溶解,提高体系的pH和碱度,增加生化产物CO2的溶解,诱导溶解的钙离子形成方解石沉淀,促进SRB分解硫酸盐矿物的过程。     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

硫酸盐还原菌分离及其脱硫性能的研究

采用单因素及静态实验方法,研究从污水厂活性污泥中富集分离的硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)在不同初始pH值条件下对SRB脱硫率的影响。试验结果显示,该SRB菌种生长在偏弱酸-中性环境中。当pH=6~7时,最适宜SRB生长,脱硫率达到最高;当pH=3~4时SRB难以生长,脱硫率接近于零。菌液中的金属铀的存在会抑制SRB菌的生长,铀浓度越高,抑制作用越严重。     

硫酸盐对磁赤铁矿—磁铁矿厌氧转化过程的影响

磁赤铁矿可以在厌氧微生物作用下固相转化为磁铁矿,这种转化过程具有重要的矿物学及环境磁学意义。文章通过开展硫酸盐还原菌（SRB） —磁赤铁矿交互作用实验,重点探讨了SRB 活性对磁赤铁矿—磁铁矿固相转化速率的影响。在31 d 培养期内,SO₄^2-+SRB+磁赤铁矿体系中SRB 的生长导致16.7%的SO₄^2-转化为酸可挥发性硫（AVS）,部分还原释放的Fe（II） 与AVS 反应生成单硫化物、双硫化物和多硫化物,同时铁氧化物因溶解作用粒径减小;在无SO₄^2-的SRB+磁赤铁矿体系中, SRB 还原产生的Fe （II） 主要存在于铁氧化物中,没有次生沉淀产生。X 射线衍射和穆斯堡尔谱分析结果表明在SRB 作用下纳米磁赤铁矿逐渐向磁铁矿转化,加入SO₄^2-时转化速率加快,与矿物接触的SRB 菌体的数量及其向磁赤铁矿传递电子的能力均得到了增强。在天然或人工厌氧条件下,SO₄^2-是制约磁赤铁矿向磁铁矿转化的重要因素。     

一株硫酸盐还原菌的分离及生理生态特性的研究

硫酸盐有机废水生物处理技术一直是人们关注的热点,该种废水处理的关键是如何在有效地去除COD的同时,高效地去除SO_4~(2-)厌氧生物处理系统中的硫酸盐还原菌(Sulfte-Reducing Bacteria,SRB)在一定的条件下可以有效地将SO_4~(2-)还原而从废水中去除。产酸脱硫反应器是一个复杂的生态学系统,在这个生态系统中,SRB起着最主要的生态学作用,要研究产酸脱硫反应器中的各种群的微生物的生理生态学,是非常复杂而且难以实现的。为了更方便地研究产酸脱硫反应器中的微生物生理生态学,比较好的做法是把在反应器中数量上占优势,并且起主要功能的种群分离出来,对它们进行单独和配合研究。本实验就是利用滚管法和改进的Hungate技术,在COD/SO_4~(2-)=3的稳定阶段,对产酸脱硫反应器中的SRB进行了分离,分离出在数量上占优势的SRB,命名为SRB-ZH07。在厌氧试管和三角瓶中,进行了SRB-ZH07生理生态学研究。pH值对SRB-ZH07的生长和硫酸盐去除率的影响,pH为7.0左右SRB-ZH07的生长状况最好,在34h,菌液的OD_(600nm)达到0.827,而其它pH下的OD_(600nm)...     

煅烧铝柱撑蒙脱石材料结合态Fe(Ⅱ)对邻硝基苯酚的还原转化研究

通过铝盐与蒙脱石(Na-Mt)反应制备了铝柱撑蒙脱石(Al-Mt),同时采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对在不同温度(200~600℃)下煅烧获得的铝柱撑蒙脱石产物(At-Mt-X)进行表征。探讨Fe(Ⅱ)与Al-Mt-X所形成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的吸附-还原降解行为,包括铝柱撑蒙脱石的煅烧温度、煅烧铝柱撑蒙脱石的表面酸位变化以及溶液pH值等条件对邻硝基苯酚还原转化的影响。结果表明,由于随着煅烧温度的升高,煅烧铝柱撑蒙脱石表面酸性位点会逐渐减少,使得其对Fe(Ⅱ)的还原性能增强;煅烧温度高于500℃时,煅烧改性产物与Fe(Ⅱ)形成的Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统显著提高了Fe(Ⅱ)物种的还原活性,因而有效增强对2-NP的还原降解。此外,Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统对2-NP的还原降解符合准一级反应动力学方程,表观速率常数(k)随pH值和铝柱撑蒙脱石煅烧温度的升高而增大。作为一种功能性矿物材料,煅烧铝柱撑蒙脱石在缺氧环境下能有效促进吸附态Fe(Ⅱ)物种对污染物的还原降解,煅烧温度与pH值是其中两个重要的制约因素。     

水锰矿与Fe2+的相互作用与转化过程

作为表生土壤环境中易生成且分布广泛的氧化锰矿物,水锰矿(γ-MnOOH)能参与铁氧化物的生成过程,影响Fe_(2+)的迁移、转化和归趋。本文考察了pH值为3.0~7.0的模拟水溶液体系中水锰矿与Fe_(2+)的相互作用及其生成铁氧化物的过程,分析了Fe_(2+)浓度、pH值和空气(氧气)对Fe(Ⅲ)氧化物晶体结构类型、化学组成和反应速率的影响。研究结果表明,水锰矿氧化Fe_(2+)产物主要为针铁矿和纤铁矿;pH值为3.0~5.0时产物为针铁矿,而pH值为7.0时产物为针铁矿与纤铁矿的混合物,且高浓度Fe_(2+)会促使纤铁矿生成;引入空气利于针铁矿生成;反应速率随着pH值升高、氧气分压的增大而加快。本工作丰富了对铁氧化物在常见锰氧化物表面形成和转化过程的认识。     

喀斯特小流域石灰土硫同位素组成特征及环境指示意义

用连续提取方法分析了石灰土总硫、SO_4~(2–)、总还原态硫(TRS)和有机硫的硫同位素组成,探讨了石灰土中硫的迁移转化过程及其环境效应。有机硫是石灰土主要的硫形态,随剖面加深总硫和有机硫的δ34S值逐渐增大,其含量降低,这与有机硫持续矿化有关。SO_4~(2–)和TRS的δ34S值随剖面加深平行地增大指示了石灰土中存在SO_4~(2–)异化还原过程,并且TRS是主要产物。高pH值和较低的黏粒含量不利于SO_4~(2–)吸附,生物滞留后剩余的SO_4~(2–)主要通过淋溶迁移出石灰土剖面。当前酸沉降对石灰土的影响并不严重,SO_4~(2–)的淋溶迁移并没有引起石灰土pH值的显著降低。但值得关注的是,有机硫形态是酸沉降输入的SO_4~(2–)在石灰土中主要的硫滞留方式,SO_4~(2–)吸附基本可以忽略,则在硫的年沉降速率显著降低之后,在较长时期内,石灰土中有机硫的矿化可能释放大量的SO_4~(2–)进入地表和地下水体,与之相关的土壤理化性质变化和水体化学组成改变等方面的环境效应值得关注。     

海南红树林湿地可培养硫酸盐还原菌的垂直分布特征研究

利用厌氧微生物分离技术,对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养,共获得11 株 厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB） 菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析,可归纳为6个属,其中已经报道有芽孢杆菌 属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio） 和梭状芽胞杆菌属（Clostridium）,另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella） 和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%,最高可达 56.78%,并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫,并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀,而这些无定 形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低,结合沉积物的地球化学分析测试 结果表明,表层（0 cm） 水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面,氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长;随着 深度增加（10~40 cm）,充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强,使得SRB种类和数量明显增加;而60 cm以下 沉积物中因TOC含量降低,减少了微生物可利用的碳源,pH值明显降低,Na+和Ca2+离子浓度明显增加,这些因素都抑制了 SRB的生长,使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。     

赤铁矿和氧化镁对养殖粪污厌氧发酵气体中H_2S的抑制

集约化畜禽养殖场厌氧发酵过程中产生的大量H2S具有潜在的危害。本文以某畜禽养殖场的新鲜猪粪为研究对象,通过添加不同比例的赤铁矿和氧化镁,模拟猪粪厌氧发酵过程中对H2S产生和释放的影响。在18 d的持续实验中,对发酵液中pH和发酵气体中H2S浓度变化进行全程监控,结果表明：添加赤铁矿对发酵体系的pH无明显影响,而添加氧化镁可显著提高发酵体系的pH值;添加2种矿物越多,气体中H2S含量越低。推测2种矿物对H2S产生的抑制在机制上有所不同。赤铁矿主要通过还原分解消耗H＋和沉淀消耗S2-的方式抑制H2S的产生;氧化镁则主要通过提高体系pH值,抑制SRB的活性以及降低H2S在气相中的分配。     

中国北方典型中小盆地城市大气颗粒物污染特征及趋势对比

分析了2014~2018年北方5个典型中小盆地城市(兰州、银川、临汾、太原、南阳)PM10与PM2.5的浓度变化特征和大致来源类型。除2018年银川PM2.5浓度外,各市PM10和PM2.5年均浓度均超标;兰州、银川和南阳PM10与PM2.5呈逐年下降趋势,南阳下降最明显;临汾PM10与PM2.5呈逐年上升趋势;太原PM10与PM2.5稳定维持在一个高浓度状态。5个城市颗粒物浓度的季节变化特征一致:冬春高、夏秋低。对PM2.5/PM10值而言,冬季和夏季该比值较高,分别受取暖和降水的影响;春季和秋季该比值较低,分别受沙尘和秸秆焚烧及高强度建筑施工的影响。5市PM2.5和PM10浓度具有良好的线性关系,细颗粒占比大小顺序为临汾>南阳>太原>银川>兰州。     

温室气体CO2与钠长石相互作用实验研究

为寻求减缓全球变暖的途径,利用高压釜,开展不同温度下(75、100、125、150和175℃)CO₂与钠长石的水热实验研究,以探讨CO₂在长石砂岩中地质封存的可能性。结果表明,随着温度的升高,钠长石溶蚀强度逐渐增强,在150℃左右开始有菱镁矿、菱铁矿等碳酸盐矿物生成,175℃新矿物生成量增加,这表明CO₂能够以碳酸盐矿物的形式在含钠长石的长石砂岩中以矿物的形式被“固定”,其被“固定”的温度在150℃左右。     

Ab initio study of the high-pressure behavior of CaSiO3 perovskite

Using density functional simulations, within the generalized gradient approximation and projector-augmented wave method, we study structures and energetics of CaSiO₃ perovskite in the pressure range of the Earths lower mantle (0–150 GPa). At zero Kelvin temperature the cubic CaSiO₃ perovskite structure is unstable in the whole pressure range, at low pressures the orthorhombic (Pnam) structure is preferred. At 14.2 GPa there is a phase transition to the tetragonal (I4/mcm) phase. The CaIrO₃-type structure is not stable for CaSiO₃. Our results also rule out the possibility of decomposition into oxides.

矿山铁的硫化物矿物处理皮革厂含铬废水的研究

为了全面提升内蒙古大型硫铁矿的综合利用价值,尝试将其主要成分磁黄铁矿和黄铁矿分别用于处理含铬废水,找到了天然硫铁矿和改性硫铁矿处理Cr(Ⅵ)的最佳实验条件。与已有的研究相比,本研究所使用的矿样粒径减少到80~100目,用量减少了70%,所处理的含铬废水浓度增大到50 mg/m L。将处理含铬废水后的硫铁矿经XPS扫描分析后发现,天然黄铁矿在pH值分别为1.84、4.15和10.87的反应体系中处理Cr(Ⅵ)后,大部分的Cr(Ⅲ)以Cr2S3的物相出现,分别占总铬物相的77.99%、86.53和100%。天然磁黄铁矿在pH值为6.5,加热500℃改性后的黄铁矿在pH值为4.15时,也有相当量的三价铬以Cr2S3的物相出现。用已经获得的处理含铬Cr(Ⅵ)的最佳条件,直接用于处理某皮革厂高浓度的含Cr(Ⅲ)实际废水,去除率达73%。本研究为综合处理含铬废水提供了思路,成为矿山资源化的途径之一。     

低渗透油藏二氧化碳混相驱注采方式研究——以克拉玛依油田X区克下组低渗透油藏为例

[研究目的]克拉玛依油田X区克下组低渗透油藏存在物性差、水驱开发采收率低等问题,影响了油田的可持续发展.CO2是全球变暖的主要成分,世界各国都在想方设法减少CO2的排放量,本文试图利用CO2驱油气方式提高该油藏的采收率,变害为利.[研究方法]文章选取研究区60余口取心井目标层位岩心样品,开展扫描电镜及压汞测试分析等研究...     

采空区对CO2置换开采海域天然气水合物置换效果影响的实验研究

为揭示固体开采形成的采空区对CO₂置换开采天然气水合物置换效果的影响,开展了含采空区储层与完整储层的CO₂/N₂置换开采不同天然气水合物饱和度对比实验研究。结果表明：对于水合物饱和度分别为30%和45%的试样,含采空区储层较完整储层的CH₄置换率分别提高了5.5%和9%,单位体积CO₂封存量分别提高了26.5%和39.8%。采空区的存在提高了置换介质与天然气水合物的摩尔比率,从而提供了更高的置换驱动力;且在较高水合物饱和度试样中采空区还会提高置换介质的扩散作用,导致含采空区储层的置换效果好于完整储层。因此,在固体开采后进一步进行CO₂置换开采,可以提高置换开采效率,同时有助于碳封存与地层稳定,是一种潜在的海域天然气水合物安全、绿色开采模式。     

Low-temperature heat capacities of MgAl<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> and spinels of the MgCr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>–MgAl<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> solid solution

We present results from low-temperature heat capacity measurements of spinels along the solid solution between MgAl₂O₄ and MgCr₂O₄. The data also include new low-temperature heat capacity measurements for MgAl₂O₄ spinel. Heat capacities were measured between 1.5 and 300 K, and thermochemical functions were derived from the results. No heat capacity anomaly was observed for MgAl₂O₄ spinel; however, we observe a low-temperature heat capacity anomaly for Cr-bearing spinels at temperatures below 15 K. From our data we calculate standard entropies (298.15 K) for Mg(Cr,Al)₂O₄ spinels. We suggest a standard entropy for MgAl₂O₄ of 80.9 ± 0.6 J mol⁻¹ K⁻¹. For the solid solution between MgAl₂O₄ and MgCr₂O₄, we observe a linear increase of the standard entropies from 80.9 J mol⁻¹ K⁻¹ for MgAl₂O₄ to 118.3 J mol⁻¹ K⁻¹ for MgCr₂O₄.     

Variability of theS q focus position in the South American continent

The daily variation of the H component at Pilar (31.7°S, 63–9°W) and Trelew (43.3°S, 65.3°W) in the South American continent indicates a great variability in amplitude from season to season and even from day to day. However, Pilar always remains equatorward of the southern S_q, focus. On the other hand, Trelew is in most cases slightly poleward of the S_q, focus; but the focus has large latitudinal excursions above and near Trelew. A cause of this variability could be the encroachment of polar ionospheric current systems into the low latitude ionospheric S_q, current system.     

Effects of nitrogen on the ecosystem respiration,CH<Subscript>4</Subscript> and N<Subscript>2</Subscript>O emissions to the atmosphere from the freshwater marshes in northeast China

Freshwater marshes could be a source of greenhouse gases emission because they contain large amounts of soil carbon and nitrogen. These emissions are strongly influenced by exogenous nitrogen. We investigate the effects of exogenous nitrogen on ecosystem respiration (CO₂), CH₄ and N₂O emissions from freshwater marshes in situ in the Sanjiang Plain Northeast of China during the growing seasons of 2004 and 2005, using a field fertilizer experiment and the static opaque chamber/GC techniques. The results show that there were no significant differences in patterns of seasonal variations of CO₂ and CH₄ among the fertilizer and non-fertilizer treatments, but the seasonal patterns of N₂O emission were significantly influenced by the exogenous nitrogen. Seasonal averages of the CO₂ flux from non-fertilizer and fertilizer were 987.74 and 1,344.35 mg m ⁻² h ⁻¹, respectively, in 2004, and 898.59 and 2,154.17 mg m ⁻² h ⁻¹, respectively, in 2005. And the CH₄ from the control and fertilizer treatments were 6.05 and 13.56 mg m ⁻² h ⁻¹ and 0.72 and 1.88 mg m ⁻² h ⁻¹, respectively, in 2004 and 2005. The difference of N₂O flux between the fertilizer and non-fertilizer treatments is also significant either in 2004 and 2005. On the time scale of 20-, 100-, and 500-year periods, the integrated global warming potential (GWP) of CO₂ + CH₄ + N₂O released during the two growing seasons for the treatment of fertilizer was 97, 94 and 89%, respectively, higher than that for the control, which suggested that the nitrogen fertilizer can enhance the GWP of the CH₄ and N₂O either in long time or short time scale.     

对与氧逸度有关的花岗岩类成矿专属性-含矿性问题的再思考

花岗岩类的成矿专属性与氧逸度密切相关,但氧逸度只是矿床形成时的必要非充分条件之一。本文从成矿专属性和含矿性两个方面讨论氧逸度的成矿学意义,得到两点主要认识：还原性斑岩型Cu-Au多金属矿床具有高氧逸度成因,不同元素的矿化分别对应于氧逸度对演化程度、岩石类型、硫逸度、pH协变图上的不同分区,其中可能以氧逸度和岩石类型这两种因素的配合最具专属性意义;从专属性到成矿性分从岩浆到热液、从热液到矿石两个阶段完成,这期间氧逸度对元素地球化学行为的影响不容忽视,但其在矿质沉淀过程中的角色有时不宜夸大,因为有的沉淀与氧逸度关系不大。