铀矿区微生物介导土壤多金属稳定与尾砂固化机制
批准号:
U20A20267
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
杨志辉
依托单位:
学科分类:
矿山修复工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨志辉
中文摘要
我国存在至少150处以上铀尾矿库,导致周边土壤铀与多金属复合污染严重,因此铀矿区尾砂滩面固化和周边土壤修复十分急迫。铀、砷、铅、镉等金属的价态与形态多样,传统化学法难以突破多污染物同时稳定/固化的瓶颈。本项目创新提出微生物介导铀砷、铅镉等逐类成矿稳定/固化新思路,拟研究:(1)铀/多金属胁迫下砷氧化菌、解磷菌、诱导碳酸盐产生菌的抗性与代谢分子机理;(2)基于成矿的菌群代谢介导铀/多金属形态转化途径及主控因子;(3)铀酰砷酸盐、铀铅镉磷酸盐的成矿过程与矿相转化调控机制;(4)微生物胞外分泌物促进碳酸盐固化尾砂的作用机制,旨在发展铀矿区环境微生物治理基础理论,形成“铀砷自成矿- 铀铅镉等磷酸盐成矿-碳酸盐固化”的土壤修复与尾砂滩面固化治理技术原型。
英文摘要
There are at least 150 uranium(U) tailing ponds in China, which resulting in soil pollution in the vicinity of tailing ponds. Therefore, it is urgent for soil remediation and tailing solidification in mining area. U, As, Cd, Pb are present in various valences and fractions, resulting in the difficulty for simultaneously immobilizatiom/solidification with conventional chemical method. In this proposal, we proposed a strategy of microbial-induced mineralization by classifying elements of arsenic (As), U and lead (Pb), cadmium (Cd). The research focuses on the following aspects: (1) the resistance of As(III)-oxidation strain, phosphate releasing strain and induced-carbonate forming strain to U, As, Pb and Cd stresses, and their metabolic mechanisms; (2) the transformation processes of mineralizable fractions of U, As, Pb and Cd via microbial roles and the key factors; (3) mineral forming process and mineral phase control of uranyl arsenate and U/Pb/Cd phosphate; (4) the mechanism of tailing solidification as enhanced by extracellular polymeric substances. The objectives of this proposal are to develop the theory of microbial remediation in mining area and to establish the microbial technological prototypes of “mutual mineralization of uranyl and arsenate --U/Pb/Cd phosphate mineralization-- carbonate-based solidification” for immobilizing U and heavy metals in soils and solidifying uranium-containing tailing.
我国现存铀尾矿库数量多,尾砂量达数千万吨,导致周边土壤铀与多金属复合污染严重,因此铀矿区尾砂滩面固化和周边土壤修复十分急迫。铀、砷、铅、镉等金属的价态与形态多样,传统化学法难以突破多污染物同时稳定/固化的瓶颈。本项目创新提出微生物介导铀砷、铅镉等逐类成矿稳定/固化新思路,研究了铀/多金属胁迫下解磷菌和砷氧化菌的抗性响应及代谢机制,微生物介导铅/铀镉成矿与矿相调控机制,铀酰砷酸成矿过程与稳定矿相调控机制,铀砷与阳离子重金属协同成矿机制,以及碳酸盐矿化菌介导铀尾砂滩面固化机制。本项目探明了镉铅砷铀胁迫下解磷菌和砷氧化菌的抗性特征及胞外多聚物(EPS)等关键效应物,阐明了解磷菌硫氮磷多元素共代谢溶磷同步稳定铅镉的分子机理;建立了解磷菌介导下结合态铅与难溶铁磷“共溶释-吸附-成矿”耦合的动力学模型,揭示了解磷菌和碳酸盐调控铀镉依次生成磷酸铀酰矿物和磷酸钙镉矿物的机制;明确了铀酰砷酸矿物形成反应路径及关键步骤,揭示了二价离子、磷酸根等对促进铀酰砷酸成矿的调控机制,铀砷成矿效率分别达93.7%和97.8%;明确了U(VI)-As(V)-Cd(II)协同成矿为单一稳定矿相Cd(UO2)2(AsO4)2,其稳定性优于U(VI)-As(III)-Cd(II)体系中生成的混合矿物;阐明了碳酸钙矿化菌EPS促进不稳定的球霰石向更稳定的方解石转化的机理,建立了碳酸矿化菌诱导碳酸钙沉淀与黄原胶联合固化铀尾砂方法。研究成果丰富了铀矿区环境微生物治理基础理论,形成了“铀砷自成矿-铀铅镉等磷酸盐成矿-碳酸盐固化”的土壤修复与尾砂滩面固化治理技术原型。.项目执行期发表论文26篇;申请国家发明专利11项,其中授权国家发明专利9项; 参加国际学术会议2次,并作报告2次。培养湖南省杰出青年科学基金获得者1名、博士研究生4人(毕业2人),硕士研究生10人。
铬渣堆场重污染土壤微生物-化学耦合修复的基础研究
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批准号:51074191
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2010
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负责人:杨志辉
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依托单位:
国内基金
海外基金