地下水中硝酸盐和砷的复合污染是许多地区的饮用水安全隐患。硝酸盐依赖型亚铁氧化(NDFO)菌是一类自养菌,它们利用无机碳,以NO₃⁻氧化Fe²⁺,生成Fe³⁺氢氧化物和氮气。这是一个将两种污染物(NO₃⁻和Fe²⁺)都转化为无害产物,并能同步产出高效砷吸附剂的“一石三鸟”的生物过程。本研究从湖底沉积物中富集了NDFO菌群,当以硝酸盐和Fe²⁺为底物连续培养时,能观察到大量红棕色铁矿物沉淀的生成。XRD和SEM分析证实这些是结晶度较差的针铁矿和纤铁矿。将富集的NDFO菌群和培养基投加到含有As(III)和硝酸盐的模拟地下水中,30天内,体系中的NO₃⁻被高效还原为N₂,出水总砷浓度从初始的500μg/L降至5μg/L以下。XANES光谱表明,As(III)首先被NDFO菌或铁矿物氧化为As(V),随后As(V)被原位生成的大量无定形铁氧化物通过内层络合吸附和共沉淀去除。本研究证实了NDFO菌群在地下水原位生物修复或异位生物反应器处理砷-硝酸盐复合污染方面的巨大潜力。
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