氯离子对硫铁矿生物氧化的影响及所产废水体系生物成矿行为

探究氯离子(Cl~-)对硫铁矿生物氧化的影响有利于揭示酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)形成规律,进一步探索废水体系生物成矿特征对明确生物成矿对AMD产生的调控亦具有积极意义。本文采用摇瓶试验,在探究Cl~-对硫铁矿生物氧化(生物氧化过程不补充微生物所需的液体培养基)影响的基础上,进一步考察了硫铁矿氧化所得酸性废水体系次生铁矿物的合成行为。结果表明:当体系Cl~-浓度为8.2 mmol·L~(-1时,硫铁矿生物氧化速率相对于对照体系(无Cl~-加入)无明显差异;当体系Cl~-浓度为16.5 mmol·L~(-1)时,一定程度上促进了硫铁矿的生物氧化;高浓度(49.4~65.8 mmol·L~(-1)Cl~-对硫铁矿的生物氧化有显著的抑制作用。例如,初始Cl~-浓度为0、8.2、16.5和65.8 mmol·L~(-1)各处理,当硫铁矿生物氧化至68 d时,体系总Fe离子浓度分别为1204.56、1218.09、1431.50及796.48mg·L~(-1)。各处理生物氧化后的硫铁矿表面有明显的微生物侵蚀坑,而其表面却并没有观察到次生铁矿物的合成。各处理体系所得硫铁矿生物氧化后,54.3%~79.5%总Fe离子以Fe~(2+)存在。将各处理体系过滤所得滤液再次培养,体系Fe~(2+)被逐渐氧化完全,且体系有次生铁矿物(黄铁矾类物质)最终产生。可见,Cl~-对硫铁矿生物氧化行为有一定的调控作用,且体系存在的Fe离子脱离硫铁矿体系,伴随着Fe~(2+)被逐渐全部氧化为Fe~(3+),体系有次生铁矿物大量合成。本研究结果可为明晰酸性矿山废水形成及废水中次生铁矿物合成规律提供一定的参数支撑。