酸性矿山排水因其极低的pH和高浓度的硫酸盐、铁及多种重金属，是矿山环境最严重的污染问题之一。传统的石灰中和法产泥量大，且对砷和某些重金属的长期固定效果不理想。本研究创新性地提出了一种“以废治废”的原位生物修复策略：向酸性矿山排水环境中投加廉价的有机碳源，激活并富集酸性矿山排水中原有的硫酸盐还原菌。硫酸盐还原菌利用有机物作为电子供体，将酸性矿山排水中大量存在的硫酸盐还原为硫化物。

  新生成的硫化物随即与酸性矿山排水中同样大量存在的溶解态亚铁离子发生快速沉淀反应，生成具有极高反应活性的无定形纳米硫化亚铁颗粒。这个生物-化学反应过程同步实现了酸性矿山排水的pH提升、硫酸盐去除和铁的部分回收。而最关键的是，原位生成的纳米硫化亚铁，是一种对砷、镉、铅、铜、锌等多种重金属具有极强吸附、还原和共沉淀能力的多功能修复材料。纳米硫化亚铁通过表面络合、离子交换、化学还原和形成更稳定的金属硫化物沉淀等机制，将酸性矿山排水中溶解态的重金属离子原位固定下来。

  长期动态实验表明，经此生物修复后，酸性矿山排水的pH从2.5回升至6.5以上，出水溶解态重金属浓度均可降至排放标准以下。沉积物中重金属主要以稳定的残渣态和硫化物结合态存在，其长期稳定性远优于石灰中和产生的氢氧化物沉淀。该研究通过激活酸性矿山排水自身的生物地球化学循环，实现了无需外加大宗化学品、原位、同步、长效地修复复合重金属污染，是一种真正的绿色、可持续的矿山水处理技术。

标签: