申彥芬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)煤峪口礦，山西 大同 037041）

引言

由于選煤廠廢水不可生物降解且無法回收，如果排放到河流或引用水中會造成嚴(yán)重后果，并對水生生物和公共健康構(gòu)成重大威脅[1]。因此，排放前對其進(jìn)行處理是非常重要的。目前已開發(fā)出許多方法來去除不同廢水中的有毒金屬[2]，如化學(xué)沉淀、離子交換、電化學(xué)處理和膜技術(shù)。然而，這些方法無效且成本高昂。因此，迫切需要開發(fā)快速、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法去除洗煤廠廢水中的重金屬。植物修復(fù)法凈化廢水被認(rèn)為是一種有效、危害最小、經(jīng)濟(jì)且環(huán)保的方法。蘑菇或大型真菌在去除土壤和廢水中的有毒金屬方面可以作為植物的有效生物吸附劑替代品，該過程被稱為真菌修復(fù)。

1 材料和方法

1.1 大型真菌平菇培養(yǎng)

平菇的純培養(yǎng)物在25 ℃±2 ℃和pH 為6～6.5的麥芽葡萄糖瓊脂（MDA）培養(yǎng)基上保持[3]，并以三周的周期性間隔進(jìn)行繼代培養(yǎng)。

1.2 選煤廠廢水真菌修復(fù)試驗方案

使用蒸餾水（DW）以兩種組合（體積比）稀釋廢水，即50%廢水+50%DW 和25%廢水+75%DW，以及在燒瓶中提純或100%廢水[4]。將這些稀釋的和純的廢水與等量的麥芽葡萄糖瓊脂（MDA）即瓊脂培養(yǎng)基混合，并倒入燒瓶中。對于每個百分比的廢水（原始、50%和25%廢水），進(jìn)行五次重復(fù)。將1.5 cm～2 cm 的菌絲盤接種在含有不同比例廢水的所有培養(yǎng)基中，并允許其生長28 d。

1.3 接種培養(yǎng)基的菌絲體金屬硫蛋白濃度分析

使用試劑通過分光光度法測定金屬硫蛋白總濃度。具體而言，菌絲體在3 種緩沖液（0.55 mol/L 蔗糖、5×10-3mol/L PMSF，0.01%β-巰基乙醇）中均質(zhì)化。將勻漿在10 000×g 下離心30 min，以獲得含有金屬硫蛋白的上清液。然后，每1 mL 產(chǎn)生的上清液添加1 mL 冰無水乙醇和80 μL 氯仿。將樣品在6 000×g下離心10 min，并將三體積的冷乙醇添加到產(chǎn)生的上清液中，并儲存在-20 ℃下1 h。上清液在6 000g 下離心10 min。所得顆粒在均化緩沖液中用乙醇（87%）和氯仿（1%）清洗，然后在6 000×g 下再次離心10 min。將再懸浮的金屬硫蛋白部分添加到二硫醚（硝基苯甲酸）中。然后在室溫下放置30 min。通過使用紫外分光光度計讀取412 nm 處的吸光度來評估還原巰基的濃度。谷胱甘肽（GSH）標(biāo)準(zhǔn)曲線用作樣品中MTs 定量的標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)1 mol MT 含有20 mol 胱氨酸，則使用GSH標(biāo)準(zhǔn)估計樣品中金屬硫蛋白的含量。

1.4 真菌菌絲體的傅里葉變換紅外光譜分析

對于傅里葉變換紅外光譜（FTIR）測量，凍干真菌菌絲體（在-在85 ℃的高真空條件下，使用冷凍干燥機(jī)）與烘干過夜（100 ℃）的溴化鉀（KBr）以1∶100 的比例混合。樣品的FTIR 光譜記錄在JASCO-6300 FTIR 儀器上，帶有漫反射模式（DRS8000）附件。所有測量均在4000 cm-1～400 cm-1范圍內(nèi)進(jìn)行，分辨率為4 cm-1。

2 結(jié)果和討論

2.1 水煤漿的理化分析

對不同理化參數(shù)的分析表明，廢水毒性很大。當(dāng)這些含有懸浮顆粒物的廢水直接或間接釋放到河流系統(tǒng)和其他水體中時，它們會導(dǎo)致水體底部的顆粒物沉積，并阻礙水生生物的運動和發(fā)展，使河流不適合魚類繁。這些懸浮顆粒還會導(dǎo)致魚類窒息死亡。廢水還包含高硝酸鹽、磷酸鹽、氨、二氧化碳的含量，并且在自然界中呈酸性。廢水的酸性可能是由于在煤炭加工過程中使用了HNO3、H2SO4、HCl 和其他化學(xué)品。眾所周知，廢水中的高濃度磷酸鹽和硝酸鹽歸因于藻華和腐爛，導(dǎo)致O2減少、CO2含量增加和氨釋放。所有這些一級和二級污染物都對水生動植物群產(chǎn)生有害影響。

廢水還含有大量不同的重金屬。廢水中的所有金屬的濃度都非常高，這使得廢水非常有毒。金屬是廢水的主要問題污染物，對接收水體的水化學(xué)和生物完整性有不利影響，因為它們不可生物降解，很容易通過食物鏈和組織吸收在生物體組織中進(jìn)行生物累積、生物濃縮和生物放大。因此，廢水中存在的高濃度金屬是其毒性的原因。由于廢水的毒性，在將其排入水體之前對其進(jìn)行凈化非常重要。因此，使用大型真菌平菇凈化廢水。

2.2 平菇真菌修復(fù)廢水的研究

圖1-1 和1-2 顯示了在不同時間間隔（第5、8、11、14、17 和20 天）暴露于不同稀釋的廢水（100%（原水）廢水、50%廢水和25%廢水）中的大型真菌的金屬去除效率，即在不同時間間隔暴露在真菌菌絲體中的金屬累積和修復(fù)廢水中的剩余濃度。此處以在不含廢水的培養(yǎng)基中生長的真菌為對照。對照真菌和對照培養(yǎng)基中所有金屬的濃度均低于可檢測水平。鎳、鉛、鋅、鉻、鐵和鈷的累積（圖1-1、1-2、1-3，真菌菌絲體（虛線所示）中的圖1-2 和圖1-3）隨著暴露時間的延長而加速，并在第20 天達(dá)到最大（P＜0.05），但Fe和Co 的積累分別在第17 天和第14 天達(dá)到最大值（P＜0.05）。在培養(yǎng)基中，鎳、鉛、鋅、鉻、鐵和鈷含量的下降（用連續(xù)線顯示）（分別圖1-1、1-2、1-2）在第5天最小，并隨著暴露時間的延長而增加（p＜0.05），在所有廢水組中，在第20 天達(dá)到最大值。

圖1 在含有不同濃度的培養(yǎng)基中生長的真菌菌絲體中的鎳、鉛、鋅濃度

在第20 天完成修復(fù)后，通過使用公式-[（初始濃度-最終濃度/初始濃度）×100%]，根據(jù)第20 天的修復(fù)百分比（廢水中金屬的減少百分比）計算出廢水中蘑菇對金屬的整體修復(fù)。百分比修復(fù)結(jié)果表明，在50%的污水中，鎳、鋅、鉻、鐵和鈷在最后一天即第20天的最大下降百分比最高，分別為98%、82%、99.1%、89.2%和99.3%。在未經(jīng)處理的廢水中，鎳、鋅、鉻、鐵和鈷的下降率分別為78.7%、73%、64.6%、34.6%和59.3%，而在25%稀釋廢水中，鎳、鋅、鉻、鐵和鈷的下降率分別為97.8%、55.1%、84.5%、87.06%和97%。在25%稀釋廢水中，鉛的減少百分比最大（73%），其次是50%稀釋廢水（35.6%）和未經(jīng)處理的廢水（11.39%）。

真菌菌絲體對錳的修復(fù)在原始廢水和50%廢水中分別加速了14 d 和17 d（虛線所示），然后開始減少，其中25%廢水中的錳在第20 天得到最大修復(fù)（p＜0.05）。在培養(yǎng)基中，整個廢水組在第17 天和第20天的錳去除量最大（p＜0.05）（用連續(xù)線表示）。在50%稀釋廢水中，錳濃度在第20 天的下降百分比最大（57.2%），在原始廢水和25%稀釋廢水中分別為23.3%和33.0%。據(jù)報道，從第11 天到第17 天，未經(jīng)處理的廢水和50%的廢水中的銅去除率突然增加，然后在第20 天下降（用連續(xù)線表示）。在25%的廢水中，銅的去除在第5 天開始，但隨著暴露時間的延長，沒有任何增加的報告。在所有類型的廢水中也觀察到大量的銅累積（虛線顯示）。在50%稀釋廢水中，銅濃度在第20 天的下降百分比最大，即99.9%。在純水和25%稀釋水中，分別為87.5%和99.7%。

因此，在使用平紋夜蛾對廢水中的金屬進(jìn)行修復(fù)后，可以觀察到，所有金屬都從原始廢水和所有稀釋廢水中顯著去除?？梢员砻?，平菇可能是凈化廢水的一個很好的選擇，因為廢水中的大多數(shù)金屬都被這種大型真菌修復(fù)了。通過在修復(fù)過程之前稀釋廢水，也可以提高平菇的修復(fù)效率。

3 結(jié)論

根據(jù)研究得出結(jié)論，由于重金屬含量超過其允許限值，洗煤廠廢水具有很強(qiáng)的毒性，如果這些廢水未經(jīng)任何處理就排放到水體中，可能會對水生生物造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，也可能在較高的營養(yǎng)水平下產(chǎn)生有害影響。這項研究建議選煤廠在將廢水排放到水系統(tǒng)之前對其進(jìn)行處理。在目前的研究中，利用平菇對廢水進(jìn)行真菌修復(fù)是成功的，并且從廢水中去除了大量的金屬。稀釋廢水也可以提高修復(fù)效率。這種經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的方法可對各行業(yè)廢水進(jìn)行凈化。