酸性矿坑水中微生物/光耦合驱动的铁循环动力学研究

FeIII/FeII的氧化还原转化及其与光、微生物和溶解性有机物(DOM)的耦合作用和原理是揭示和定量矿山主要环境污染源之一-酸性矿坑水(AMD)形成机制时必须解决的关键科学问题。本项目将光化学途径和微生物活动这两个重要的影响铁的生物地球化学过程的因素之间未被揭示的耦合效应作为本项目的主要研究目标，拟采取实地观测与实验室模拟研究相结合的研究策略，选取酸性矿坑水中FeIII/FeII循环为研究切入点，试图建立微生物/光耦合驱动的铁循环反应模型，揭示酸性矿坑水中FeIII/FeII、微生物、光照和DOM等多种环境因子间相互作用原理，定量地给出AMD形成的经验、半经验和理论常数以及关系式。项目的研究成果将为加深理解酸性矿坑水的形成机制和铁元素的生物地球化学过程及其环境效应提供有价值的参考，最终为提出AMD生物修复的新思路、新方法提供坚实的科学依据。

本项目研究了酸性矿山废水中光、微生物和溶解性有机物(DOM)与Fe(III)/Fe(II)循环的相互作用原理，揭示了UV/Fe(III)/二元羧酸(例如草酸和丙二酸)光化学反应特性和酸性环境下Fe(II)光氧化机制，阐述了有机/无机铁配体对于调控Fe(III)/Fe(II)反应活性的作用，探讨了嗜酸铁氧化细菌的表面化学性质及其对于硫化矿物的吸附作用。基于铁循环动力学数据，本项目进一步对德兴酸性矿山废水进行了化学处理研究，并建立了一种双氧水介导的同时处理酸性矿山废水中Cr(VI)和As(III)有毒污染物的新技术。本项目共在<J. Phys. Chem. Lett.>, <Environ. Sci. Technol.>, <Chem. Eng. J.>和<Chemosphere>等国际环境化学权威期刊发表20篇期刊论文, 参加国内外学术交流13次，协助培养博士研究生6名，培养硕士研究生9名。