矿物—水—微生物相互作用对岩溶地下水的影响--以贵阳岩溶地下水为例

贵州可溶岩分布面积超过全省面积的2／3。在可溶岩层中，分布着各种类型的地下水。地下水系统十分复杂，具有独特的水文地质地球化学特征、突出的地球化学敏感性和生态脆弱性。因此，正确并全面地认识喀斯特地下水水化学特征和微生物与水中金属离子的相互作用机制，对于有效保护水资源以及对已污染地下水进行治理等方面均具有重大意义。本文基于贵阳岩溶地区的自然环境，通过对研究区水文地质、地貌、地层等自然特征的分析；重点拟通过淋溶土柱模拟实验，系统研究了细菌的分离驯育、鉴定、以及微生物对Mn、Fe、Cu元素淋失的影响，探讨了在多菌共生条件下微生物与Mn、Fe、Cu元素淋失的相关性，并对影响因素进行了分析，得出以下结论：（1）Fe2+和Mn2+性质极其相近，在地下水中几乎同时存在，经生物滤层，它们可以同时被氧化去除；（2）亚铁对生物过滤除锰效果影响明显；亚铁能够提高除锰细菌的活性，但在进水亚铁浓度较高的情况下，细菌优先利用亚铁。（3）铁的氧化以化学反应为主，温度的降低只影响其活化能，锰的氧化包含有微生物的促进作用，而微生物生长比较适宜的温度在20℃左右，所以当铁锰共存时最适宜的环境温度为20℃；（4）通过土柱模拟实验方法，得出当pH值9.5，温度25℃，作用时间24h时，微生物对Cu2+处理效果最佳；同时随着Cu2+浓度的不断增大，微生物对其的吸附量逐渐增大，直到趋于某一稳定值。通过对矿物-水-微生物系统中微生物对铁、锰、铜的吸附模拟实验，表明该实验具有一定的可行性，可进一步通过实验室扩大试验，旨在实现生物技术在矿物加工过程和环境整治中的全面推广，并提出矿物-水-微生物系统，可望用于对不同规模水体污染进行预测、调控和治理。