湘江株洲段典型重金属污染区底微生物群落结构多样性及其生物浸出的研究

摘要

本文以湘江株洲段典型重金属污染区的F、X、H、S四个样点底泥为主要研究对象，利用限制性片段多态性分析(PCR-RFLP)方法研究微生物群落结构的多样性，并分析重金属对微生物群落结构的影响。结果表明四个样点的底泥是多重重金属复合污染的碱性底泥，不同样点重金属污染程度不同，依次为：F>X>H>S。系统发育分析表明四个样点微生物群落结构丰富且不同样点群落结构差异较大，其中Alphaproteobacteria、Betaproteobacteriai和Firmicutes是主要的微生物。而且重金属对微生物群落结构的影响并不是简单的负相关关系，最大的多样性指数出现在中等污染程度的底泥样品中(X)。不同程度污染底泥的群落结构分析为以后底泥的生物治理提供了理论依据。
　　 生物浸出(Bioleaching)去除底泥中重金属虽然已有成功先例，但是对于霞湾港底泥这样一种高碱度的底泥该方法是否适用，仍少有报道。本文利用生物浸出的方法，以自养菌和异养菌相结合的方式处理了霞湾港受重金属污染的底泥，研究了底泥中Zn、Mn、Cd、Cu、Hg、As的去除效果，同时分析了浸出前后底泥中重金属的存在形式，为以后生物浸出工业化提供理论指导。结果显示这7种重金属的浸出效果为：Zn>Mn>Cu>Cd>As>Pb>Hg，其中Zn、Mn、Cd、Cu的去除效果很好，浸出率分别是95.3％，94.2％，84.4％，90.1％，但是As、Hg、Pb的去除效果不是很理想，浸出率分别是26.0％，15.9％，19.9％。浸出后底泥中重金属主要以有机结合态(F4)和残渣态(F5)存在，这两种存在形式被认为是对微生物无害的，这两种价态性质稳定，在自然条件下不易释放，能长期稳定在底泥中，不被生物利用。化学对照组和生物对照组中重金属的浸出率很低，说明添加外源菌和S0是生物浸出进行的必要条件。