土壤常驻菌-蒙脱石体系特性及其对Sr2+的滞固行为
摘要
土壤重金属及放射性核素污染多具有隐蔽性和滞后性等特点,污染一旦发生,仅靠切断污染源往往很难恢复,治理通常成本高、周期长.污染性重金属离子进入土壤后,并非随着降雨迅速向下迁移,而是受到土壤复杂结构及成分特性的影响,迁移速度大大减慢.对于土壤而言,土壤微生物生长代谢过程都与土壤矿物发生着相互作用,其组成体系对土壤物理、化学性质起着决定性的作用,土壤中诸多重要过程都是在微生物的直接或间接作用下发生的.因此,以土壤中可能对核素离子具有滞固贡献的粘土矿物和常驻菌为研究对象,分析其构成体系特性及该体系对放射性核素迁移的作用行为及影响机制成为必要。然而,已有报道以土壤粘土矿物和常驻菌构成的体系为对象分析其对核素迁移影响则更是鲜有报道。正是针对于此,本项研究选取四川紫色土壤中的常驻细菌和蒙脱石为研究对象,通过对蒙脱石与一株土壤菌构成的作用体系,探讨该矿-菌体系特性及其对以Sr2+为代表的污染性离子的滞固效果,可为这些将分析非变价类放射性核素离子和重金属离子在土壤中迁移过程中的复杂影响机制提供基础参考。作者初步研究了蒙脱石-土壤菌相互作用过程中蒙脱石层间域特性及微生物生长GLU代谢等特性。体系中土壤菌对GLU的消耗率随着蒙脱石浓度的增大而增大,由0.8g/L的49%增大至8g/L的98%,而后随着矿物浓度的增加GLU消耗率稳定在100%。体系中pH变化与GLU消耗率变化基本一致,由0.8g/L的4.83增大至80g/L的8.06,其中,蒙脱石浓度低于8 g/L时,体系pH小于6.2,当蒙脱石浓度大于蒙脱石-土壤菌体系作用24h后,在0.8~80 g/L的蒙脱石浓度范围内,蒙脱石001面层间距的在2.24 nm~1.49 nm范围内递减。d001值增加量从0.754nm降低到了0.004nm。蒙脱石-土壤菌体系对Sr2+的去除作用过程中,初始阶段Sr2+去除效率较差,80h去除率仅有18.43%,80h后去除率快速增加,84~120 h阶段从42.81%快速增至96.57%。而120h时蒙脱石和土壤菌对照组对Sr2+的去除率分别为27.15%和11.05%。可以看出,在蒙脱石-土壤菌体系对Sr2+的去除作用过程中,菌矿的协同作用对Sr2+的去除作用贡献较好。