生物修复Cr(VI)污染过程中有机Cr(III)的产生及其环境行为研究

Cr(VI) is highly oxidation, toxicity and carcinogen, it poses a serious threat to ecosystem and humans health. Microbial bioremediation technology is a hot topic and advantage technology for remedying Cr(VI) contamination due to its high efficiency and cose-effecitve. Organic-Cr(III) is produced in the porcess of bioremediation Cr(VI) contamination, but the transformation process of Cr(VI)¬→organic-Cr(III) and the environmental fate of organic-Cr(III) is unknown. This program take P. phragmitetus BB and organic-Cr(III) as the research object, and the following will be researched using 14C element tracing technology and soil leaching method combined with analytical tools such as UPLC-MS, Ion Chromatography, UV, ICP-AES, AFM, XPS: 1) the formation process and mechanism of organic-Cr(III); 2) interfacial process of organic-Cr(III) in soil; 3) ultimate environmental fate of organic-Cr(III). The project aims to reveal the formation mechanism and environmental behavior of organic-Cr(III) in the process of Cr(VI) remediation, and provide scientific evidences for large-scale application of microbial in remedying Cr(VI) contamination.

Cr(VI)因其强氧化性、强毒性及强致癌性对生态环境和人体健康构成严重威胁，微生物修复技术因其高效、低价等优势成为Cr(VI)污染修复领域潜在优势技术和研究热点。微生物修复Cr(VI)过程中会产生有机Cr(III)，且Cr(VI)¬→有机Cr(III)的转化过程及有机Cr(III)环境归宿等问题尚不清楚。本项目拟以P. phragmitetus BB及其还原Cr(VI)后产生的有机Cr(III)为研究对象，采用14C元素示踪分析及土壤淋滤法，结合超高效液相-质谱、离子色谱、ICP-AES、原子力显微镜和X射线光电子能谱等分析手段，研究：1)有机Cr(III)的形成过程及机制；2)有机Cr(III)在土壤中的界面反应；3)有机Cr(III)的最终环境归宿。本研究旨在揭示微生物修复Cr(VI)过程中有机Cr(III)的产生机制及环境行为，为利用微生物修复Cr(VI)污染的大规模应用提供理论依据

Cr(VI)因其强氧化性、强毒性及强致癌性对生态环境和人体健康构成严重威胁，微生物修复技术因其高效、低价等优势成为Cr(VI)污染修复领域潜在优势技术和研究热点。微生物修复Cr(VI)过程中会产生有机Cr(III)，且Cr(VI)¬→有机Cr(III)的转化过程及有机Cr(III)环境归宿等问题尚不清楚。本项目以P. phragmitetus BB及其还原Cr(VI)后产生的有机Cr(III)为研究对象，分析了有机Cr(III)存在形态及去除方法研究，探究了有机 Cr(III)的形成机制及影响其形成的环境因素，在此基础上，进一步分析了细菌胞外聚合物在Cr(VI)还原过程中的作用及机理，并利用柱淋洗实验模拟分析有机Cr(III)在土壤中的界面反应。本研究旨在揭示微生物修复Cr(VI)过程中有机Cr(III)的产生机制及环境行为，为利用微生物修复Cr(VI)污染的大规模应用提供理论依据。结果显示，Cr(VI)被还原后大部分以有机Cr(III)的形态存在（>80%），且主要以有机酸结合态存在，而多种环境因素对有机Cr(III)的形成都具有一定的影响。此外，形成的有机Cr(III)相对稳定，利用高温、超声等物理方法对其进行处理，处理效率均低于10%。通过对细菌还原Cr(VI)过程中细菌胞外多聚物的组分变化规律，结合扫描电镜、X射线光电子能谱及傅立叶变换红外吸收光谱等进一步探究Cr(VI)与细胞的作用过程。结果显示细菌胞外多聚物不同组分在微生物还原及抵抗Cr(VI)过程中具有不同作用。为探究其在环境中的迁移风险，利用石英砂柱模拟探讨了有机Cr(III)在土壤中的迁移规律和稳定性。结果显示，有机Cr(III)在土壤中迁移能力非常强，土壤对其吸附量非常低，具有较大的环境风险。