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  • 【论文】 安徽某铁矿酸水库微生物群落变化与宏基因组学研究

    作者:卫朋飞 关键词:酸性矿山废水 ; 嗜酸菌 ; 嗜酸藻类 ; 高通量测序 ; 宏基因组 机构:中国地质大学(北京) ; 中国地质大学(北京) 年份:2017
    摘要:酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是由金属硫化矿物氧化形成的,酸性强,重金属元素含量高,对环境污染大。在AMD的形成过程中,Fe3+是主要的氧化剂。嗜酸微生物可以将Fe2+氧化为Fe3+来获取能量,从而极大提高了黄铁矿的溶解和氧化速率。为了理解酸性矿山废水中嗜酸微生物的群落结构功能及其与环境参数之间的关系,本论文以安徽某铁矿排土场酸水库为研究对象,利用克隆文库和高通量测序研究了秋冬季节嗜酸微生物群落的演变过程,探讨了物理化学因子对嗜酸群落组成的影响,进而利用宏基因组学方法解析了嗜酸菌群落功能的季节变化规律。研究获得以下几点成果:(1)该酸水库酸性强,秋冬季节pH分别为2.94±0.03和3.15±0.01。金属元素Mg、Al和阴离子SO42-等含量高,秋季浓度分别为1103.70±108.50mg/L、600.60±42.91mg/L、10398.98±767.55mg/L,冬季分别为1232.70±11.40mg/L、673.40±6.71mg/L、13015.91±1962.68mg/L,冬季相比于秋季浓度有所上升。(2)秋季微生物多样性高于冬季。门组成变化明显,从秋季到冬季α-变形菌与放线菌门丰度显著升高,β-变形菌比例出现明显下降。(3)秋季群落中主要的属有Ferrovum(35.28%±16.88%)、Acidobacterium(16.03%±4.99%)、Acidiphilium(10.74%±2.64%),冬季则是Acidiphilium(33.74%±1.87%)、Acidisphaera(10.34%±1.86%)、Granulicella(6.52%±1.85%)。(4)相关性分析表明,pH、温度和Al对微生物群落的变化有很大影响。(5)酸水库中的真核生物主要是胶球藻属(Coccomyxa)与棕鞭藻属(Ochromonas)。胶球藻属在两个季节均处于优势地位,棕鞭藻属的丰度次之。(6)KEGG注释结果显示光合固碳基因丰度在冬春夏季丰度分别为1.63‰、2.06‰、2.50‰,随季节变化明显上升。光系统I和光系统II丰度以及催化NADP+还原的光合固碳的关键酶铁氧还蛋白-NADP+-还原酶也有相同的变化趋势。(7)固氮基因,硫氧化基因,铁氧化基因丰度在3个季节基本保持一致。
  • 【期刊】 安徽某铁矿排土场废矿石中产酸微生物群落

    刊名:环境科学 作者:卫朋飞 ; 杜泽瑞 ; 郝春博 ; 裴理鑫 ; 张壹 ; 鲁艳春 关键词:酸性矿山废水 ; 废矿石 ; 嗜酸菌 ; 产酸群落 ; 高通量测序 机构:中国地质大学(北京)水资源与环境学院 ; 中国地质大学(北京)水资源与环境学院 ; 北京市环境保护监测中心 年份:2017
    摘要:安徽某铁矿排土场是该铁矿主要的废矿石堆放地.这些露天堆放的废矿石经过长期的氧化,于20世纪70年代在排土场中央形成了一个大型酸水库.此外,在该酸水库周边还存在一些近年形成的小范围酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD).为研究该区域废矿石的产酸潜力及产酸微生物群落,采集了酸水库周边长期堆放的废矿石以及两处新形成AMD周边的废矿石样品共6个,分别为酸水库边1号位裸露1LL,新形成的AMD 5号位旁5J、5Y,6号位旁6-1、6-2和6-3.物化分析表明6个样品酸性均很强,样品1LL的pH最高,也仅为2.77,而其他5个样品的pH均在2.60以下.1LL的电导率为0.32m S·cm~(-1),5号和6号位样品的电导率则高达2.25~7.08 m S·cm~(-1),证明其中含有更高浓度的阴阳离子.1LL中Fe~(2+)的含量为0.80 mg·kg-1,而其它几个样品的含量则为2.91~33.40 mg·kg~(-1),证明1号的样品经过长期的风化,Fe~(2+)基本上已被氧化成Fe~(3+).16S rRNA基因高通量测序表明,5号位和6号位样品中的嗜酸菌主要属于γ-Proteobacteria、Firmicutes、Nitrospira.1号位样品中的嗜酸菌主要属于Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi.5号位和6号位样品含有大量的铁硫氧化菌,如Sulfobacillus、Leptospirillum、Acidithiobacillus,证明其中发生着旺盛的产酸过程;而1号位样品1LL微生物群落相对复杂,但基本不存在铁硫氧化菌,原因可能是酸水库周边长期堆放样品中的铁和硫都已经氧化殆尽,基本上不再产酸.统计学分析结果表明,1号位样品1LL与另外5个样品微生物组成存在明显差异,说明不同物化条件对微生物群落结构有决定性影响.
  • 【期刊】 甲壳素生物炭质对水体中Pb2+的吸附特性

    刊名:《湖北农业科学》 作者:卫朋飞 ; 刘雪平 ; 杨治广 ; 王红强 ; 郭一飞 ; 宋忠贤 关键词:甲壳素生物炭质 ; PB2+ ; 吸附等温线 ; 吸附动力学 机构:河南城建学院环境与市政工程系 ; 河南城建学院环境与市政工程系 年份:2014
    摘要:将处理过的废弃蟹壳在400℃、0.098 MPa下热解制备甲壳素生物炭质,对水体中的Pb2+进行吸附处理。应用红外吸收光谱技术表征生物炭质表面的功能基团,考察了吸附剂用量、Pb2+初始浓度、溶液pH和吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,在溶液pH 5.5,吸附时间2 h,温度298 K条件下,0.15 g甲壳素生物炭质对100mL100 mg/L Pb2+溶液中Pb2+的去除效率达90.47%,平衡吸附量qe为60.30 mg/g。吸附反应符合准二级动力学方程(R2=0.998 1)。用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反映吸附过程特征。
  • 【期刊】 甲壳素生物炭质对水体中Pb~(2+)的吸附特性

    刊名:湖北农业科学 作者:卫朋飞 ; 刘雪平 ; 杨治广 ; 王红强 ; 郭一飞 ; 宋忠贤 关键词:甲壳素生物炭质 ; Pb2+ ; 吸附等温线 ; 吸附动力学 机构:河南城建学院环境与市政工程系 ; 河南城建学院环境与市政工程系 年份:2014
    摘要:将处理过的废弃蟹壳在400℃、0.098 MPa下热解制备甲壳素生物炭质,对水体中的Pb2+进行吸附处理。应用红外吸收光谱技术表征生物炭质表面的功能基团,考察了吸附剂用量、Pb2+初始浓度、溶液pH和吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,在溶液pH 5.5,吸附时间2 h,温度298 K条件下,0.15 g甲壳素生物炭质对100mL100 mg/L Pb2+溶液中Pb2+的去除效率达90.47%,平衡吸附量qe为60.30 mg/g。吸附反应符合准二级动力学方程(R2=0.998 1)。用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,发现Langmuir模型能更好地反映吸附过程特征。
  • 【期刊】 离子色谱法测定焦化废水中的C1^-、NO3^-、SO4^2-、S2O3^2-和SCN^-

    刊名:化学试剂 作者:卫朋飞 ; 刘雪平 ; 姜忠峰 ; 张岩 ; 闫永胜 ; 常邦 关键词:离子色谱 ; 有机改进剂 ; 焦化废水 ; 无机阴离子分析 机构:河南城建学院市政与环境工程学院 ; 河南城建学院市政与环境工程学院 ; 江苏大学化学化工学院 年份:2013
    摘要:研究了用离子色谱法同时测定焦化废水中的C1^-、NO3^-、SO4^2-、S2O3^2-和SCN^-的含量。以Na2CO3-NaHCO3为流动相,乙腈为有机改进剂,自动进样器进样,待测离子经Metrosep A SUPP5阴离子交换柱分离,抑制电导检测。实验优化了流动相组分的配比、有机改进剂的种类和浓度以及淋洗速度对分离效果的影响。在优化实验条件下,该方法线性相关性好(R〉0.9989),灵敏度高,检出限在0.06~0.28mg/L范围内,精密度好(RSD〈3.1%)。将该方法应用于焦化废水中无机阴离子的测定,并进行加标回收试验,回收率在89.4%-104.7%之间,结果令人满意。该方法操作简单、速度快、选择性好、准确度高,适合大批量工业废水中多种阴离子成分的同时测定。
  • 【期刊】 离子色谱法测定焦化废水中的Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、S_2O_3~(2-)和SCN~-

    刊名:化学试剂 作者:卫朋飞 ; 刘雪平 ; 姜忠峰 ; 张岩 ; 闫永胜 ; 常邦 关键词:离子色谱 ; 有机改进剂 ; 焦化废水 ; 无机阴离子分析 机构:河南城建学院市政与环境工程学院 ; 河南城建学院市政与环境工程学院 ; 江苏大学化学化工学院 年份:2013
    摘要:研究了用离子色谱法同时测定焦化废水中的Cl-、NO3-、SO24-、S2O23-和SCN-的含量。以Na2CO3-NaHCO3为流动相,乙腈为有机改进剂,自动进样器进样,待测离子经Metrosep A SUPP 5阴离子交换柱分离,抑制电导检测。实验优化了流动相组分的配比、有机改进剂的种类和浓度以及淋洗速度对分离效果的影响。在优化实验条件下,该方法线性相关性好(R>0.998 9),灵敏度高,检出限在0.06~0.28 mg/L范围内,精密度好(RSD<3.1%)。将该方法应用于焦化废水中无机阴离子的测定,并进行加标回收试验,回收率在89.4%~104.7%之间,结果令人满意。该方法操作简单、速度快、选择性好、准确度高,适合大批量工业废水中多种阴离子成分的同时测定。