酸法地浸采铀矿山退役采区地下水土著功能微生物群落原位修复方法

In order to accomplish in-situ bioreduction of NO3-、Fe(III)、SO42-、U（VI） of groundwater in the former mining area in an in-situ leach uranium mine, the functions of the indigenous microbial communities for reducing these components shoud be utilized. In this research proposal, the sediment samples are to be taken from the groundwater in the former mining area in an in-situ leach uranium mine in Xinjiang Autollomous Region, and the indigenous microbial communities in the sediment are to be stimulated. The control measures are to be taken to make the stimulated microbial communities evolve to the ones with specific functions of reducing NO3-、Fe(III)、SO42-、U（VI）. The effects of the bio-geochemical factors for the groundwater in the former mining area on the reduction of U(VI) by the evolved indigenous microbial communities and on the stability of the biogenic U(IV). Based on the research results, column tests are to be conducted on accelerating the reduction of NO3-,Fe(III),SO42- and U（VI） by controlling the specific reductive functions of the indigenous microbial communities. The column test results will be used to establish the in-situ bioremediation of the groundwater by the indigenous microbial communities.

为了对酸法地浸采铀矿山退役采区地下水中的NO3-、Fe(III)、SO42-、U（VI）实行原位还原，必须调用土著微生物群落的还原NO3-、Fe(III)、SO42-、U（VI）的功能。本申请项目以新疆某酸法地浸采铀矿山退役采区地下水为研究对象，研究沉积物中土著功能微生物群落的活化方法；研究使活化后的土著功能微生物群落分别向具有反硝化功能、还原Fe（III）功能、还原硫酸盐及U（VI）功能的土著微生物群落演化的调控方法；研究退役采区地下水的生物地球化学因素对这些具有特定功能的土著微生物群落还原U(VI)、及对微生物还原作用形成的U(IV)沉淀的稳定性的影响；在此基础上，开展通过调控土著功能微生物群落的特定还原功能，加速还原该退役采区地下水中NO3-、Fe(III)、SO42-、U（VI）还原的土柱模拟试验，根据试验结果，提出酸法地浸采铀矿山退役采区地下水土著功能微生物群落原位修复方法。

本项目通过研究缺氧条件下土著功能微生物群落还原U(VI)微模型试验中pH、COD、U（VI）、SO42-、Fe（III）、NO3-浓度、铀的价态和形态的变化，土著功能微生物群落结构的演化，碳酸氢盐和OD对土著功能微生物菌群还原U(VI)的影响，高浓度碳酸氢盐对具有还原U(VI)的微生物活性的影响及还原后U(IV)稳定性的影响，土著功能微生物菌群的富集以及对地下水中SO42-、Fe（III）、NO3-、U(VI)还原速度的影响，提出了酸法地浸采铀矿山退役采区地下水土著功能微生物群落原位修复方法。在缺氧条件下，葡萄糖、乳酸钠和乙醇能有效激活沉积物中的土著功能微生物，U(VI)浓度分别从0.93、0.95、0.91 mg/L降至0.026、0.033、0.035 mg/L，均低于国家排放标准。EXAFS分析结果表明，实验进行121 d后，葡萄糖、乳酸盐和乙醇组中分别有(40±10)%, (50±10)%, (50±10)% 的U(VI)被还原。对照组沉积物样品中U(VI)主要与C配体和P配体结合，三个碳源组中U(VI)主要与P配体结合，表明碳酸铀酰更容易被微生物还原。微生物对碳源的利用效率遵从乙醇>乳酸钠>葡萄糖的顺序。在缺氧条件下碳源所激活的微生物的菌群结构与厌氧条件下碳源所激活的菌群结构有显著的不同，更多的兼性厌氧菌被激活，可通过吸附U(VI)或者在细胞内积累U(VI)的方式，参与缺氧状态地下水中U(VI)的固定。高浓度碳酸氢盐对还原U(VI)的功能微生物群落（SRB）的活性具有明显的抑制作用，这种抑制作用也降低了U(VI)被还原比例，并且不利于还原后的稳定性。相比接种硝酸盐还原菌或硫酸盐还原菌到沉积物-地下水微模型中，添加富集的硝酸盐还原菌或硫酸盐还原菌沉积物到微模型中，能加速对地下水中NO3-、Fe(III)、SO42-、U(VI)的还原。