硫酸鹽還原菌法固定酸性礦山廢水中重金屬的研究進(jìn)展

聞倩敏，秦永麗，鄭君健，韋巧艷，張媛媛，蔣永榮

（桂林電子科技大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004）

酸性礦山廢水（acid mine drainage，AMD）是采礦業(yè)所面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，其主要來(lái)源于采礦過(guò)程中礦井內(nèi)的天然溶濾水、選礦廢水、選礦廢渣堤堰的溢流水以及礦渣堆積場(chǎng)的浸出水等，此類廢水的pH通常低至3.0以下，富含硫酸根離子（SO）、鐵離子（Fe、Fe）及一定濃度有毒金屬離子（如Pb、Cu、Zn、Cd等）。在我國(guó)，AMD 年排出量占全國(guó)工業(yè)廢水總排放量的10%，但僅有不到5%的處理率。未經(jīng)處理的AMD 往往對(duì)周圍水域、土壤和生物多樣性造成嚴(yán)重污染和破壞，并且重金屬離子通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生巨大危害。因此，探索和尋求行之有效的AMD 治理方法與技術(shù)顯得尤為必要和緊迫。這對(duì)礦區(qū)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展、保障當(dāng)?shù)鼐用竦纳硇慕】稻哂兄匾饬x。

傳統(tǒng)的AMD 治理方法如化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法等，大多具有成本高、易產(chǎn)生二次污染等缺點(diǎn)；而微生物法由于具有高效性、低能耗和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，受到了研究人員的關(guān)注，其中的硫酸鹽還原菌（sulfate-reducing bacteria，SRB）法更是吸引了廣大研究者的目光，成為目前研究的熱點(diǎn)。利用SRB產(chǎn)生的硫化物沉淀廢水中的重金屬不僅成本低、無(wú)二次污染，還能回收有用金屬，實(shí)現(xiàn)資源再利用，是一種極具潛力的生物處理AMD 技術(shù)。大量文獻(xiàn)也表明SRB 處理AMD 效果顯著，但是存在兩方面原因制約了SRB 法在AMD 治理中的工程化應(yīng)用。一方面是pH 對(duì)各類金屬離子去除效果的影響非常大，另一方面厭氧過(guò)程中金屬沉淀夾帶污泥不易分離，最后由于金屬沉淀物大量積累導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器運(yùn)行失敗。

事實(shí)上，如何將多種重金屬分級(jí)沉淀并且分相分離出來(lái)，是SRB 工藝能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，也是采用SRB法處理AMD的環(huán)保工作者面臨的難題。目前，關(guān)于SRB 法處理AMD 的研究主要集中在不同重金屬的處理效果、去除機(jī)理、影響因素和工藝技術(shù)等，對(duì)于多種重金屬的分級(jí)沉淀與持久性礦化固定缺乏系統(tǒng)分析。因此，本文對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)行綜述，分析其存在的問(wèn)題，并對(duì)今后的研究發(fā)現(xiàn)提出建議。

1 SRB法去除酸性礦山廢水中重金屬的原理

2 SRB法分級(jí)沉淀酸性礦山廢水中多種重金屬的工藝

pH 對(duì)各類金屬離子去除效果的影響非常大，這是因?yàn)楦鞣N金屬硫化物的和起始沉淀pH不同（見(jiàn)表1）。為解決這一問(wèn)題，研究者不斷改進(jìn)工藝和開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)通過(guò)分級(jí)pH 控制，可以在SRB 處理AMD 的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)各種重金屬的分級(jí)沉淀和選擇性回收。其中生物反應(yīng)與化學(xué)沉淀分離式多級(jí)pH 控制工藝和多隔室厭氧折流板反應(yīng)器（anaerobic baffled reactor，ABR）工藝備受關(guān)注。

表1 酸性礦山廢水中主要重金屬硫化物的Ksp和沉淀起始的pH條件

2.1 分離式多級(jí)pH控制工藝

生物反應(yīng)與化學(xué)沉淀分離式多級(jí)pH 控制工藝可將硫酸鹽還原厭氧反應(yīng)器和金屬硫化物沉淀池分置，AMD 不直接與SRB 接觸。這種工藝首先在硫酸鹽還原厭氧反應(yīng)器中將SO還原為HS，然后利用載氣（如N）吹脫反應(yīng)器中的HS 到AMD 沉淀池，同時(shí)在AMD 沉淀池逐級(jí)加堿從而控制多級(jí)pH，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)各種重金屬的分級(jí)沉淀和選擇性回收。為了獲得更佳的沉淀效果，提高各種重金屬的處理效率，國(guó)內(nèi)外研究者利用了不同類型的分離式工藝裝置開(kāi)展試驗(yàn)（詳見(jiàn)表2），從而獲得較優(yōu)的處理參數(shù)，對(duì)金屬離子的沉淀率高達(dá)90%以上。

表2 分離式多級(jí)pH控制的工藝應(yīng)用

分離式多級(jí)pH 控制工藝的獨(dú)特之處在于，它允許生物產(chǎn)硫化物系統(tǒng)和金屬沉淀系統(tǒng)作為兩個(gè)獨(dú)立的單元并行運(yùn)行，并通過(guò)逐級(jí)加堿等方式分類回收AMD 中的重金屬離子。但是該工藝載氣再循環(huán)需要高能量輸入、多段式工藝復(fù)雜以及逐級(jí)加堿等增加成本。

2.2 厭氧折流板反應(yīng)器工藝

ABR 集上升流厭氧污泥床（UASB）和分階段多相厭氧反應(yīng)技術(shù)（SMPA）于一體，是一種理想的多段分相、混合流態(tài)處理工藝，運(yùn)行中的ABR 是一個(gè)整體為推流、各隔室為完全混合的反應(yīng)器，從而使具有不同營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位的功能菌群依次分布在反應(yīng)器各隔室中，形成良好的功能分區(qū)，即微生物相分離特性。本文作者課題組采用五隔室ABR 處理硫酸鹽有機(jī)廢水，沿程形成明顯的多生物相分離，反應(yīng)器前、中、后端的pH 分別為4.0～4.5、5.5～6.0 和7.0 左右，在不加堿或少量加堿條件下，可為AMD 中不同重金屬沉淀提供良好的pH 梯度。Sahinkaya 課題組利用四隔室ABR 針對(duì)AMD 中重金屬去除進(jìn)行了研究，通過(guò)調(diào)控各項(xiàng)參數(shù)優(yōu)化反應(yīng)器運(yùn)行性能，能夠同時(shí)去除COD、SO和多種重金屬（Co，Cu，F(xiàn)e，Ni 和Zn），X 射線熒光光譜（XRF）分析結(jié)果表明，污泥中存在一定量的金屬硫化物。這為利用ABR 硫酸鹽還原體系處理AMD 并分級(jí)沉淀各種重金屬提供了可能。

近年來(lái)，利用ABR 硫酸鹽還原體系處理AMD并分級(jí)沉淀各種重金屬的研究見(jiàn)表3。與分離式多級(jí)pH控制工藝相比，ABR 工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低，能有效截留生物體，集生物產(chǎn)硫系統(tǒng)和金屬沉淀系統(tǒng)于一體，處理AMD 時(shí)可以在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)硫酸鹽還原、金屬去除、堿度生成和過(guò)量硫化物氧化，是一種高效的厭氧反應(yīng)器。其中大部分金屬在前面隔室便可形成沉淀除去，而不會(huì)對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行造成嚴(yán)重的損害，通過(guò)這種方式，有價(jià)值的金屬能在不中斷反應(yīng)器運(yùn)行的情況下回收利用。此外，ABR 生產(chǎn)的硫化物可以部分氧化為單質(zhì)硫，實(shí)現(xiàn)硫回收，避免有害硫化物排放。

表3 多隔室厭氧折流板反應(yīng)器在重金屬?gòu)U水中的工藝應(yīng)用

值得注意的是，上述研究大多偏重于調(diào)控反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)去除重金屬，并未對(duì)污泥中金屬硫化物沉淀的持久性礦化固定進(jìn)行系統(tǒng)分析。

3 SRB法厭氧污泥中金屬硫化物的生物礦化

事實(shí)上，如何將污泥中夾帶的金屬硫化物沉淀分離出來(lái)，是厭氧SRB 工藝能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，是采用生物法處理各類含硫酸鹽重金屬?gòu)U水的環(huán)保工作者都會(huì)面臨的難題。值得關(guān)注的是，自然界中SRB誘導(dǎo)的生物礦化現(xiàn)象給了人們重要啟示。

3.1 SRB介導(dǎo)的生物礦化成礦

生物礦化是指生物介入的無(wú)機(jī)礦物形成過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是生物影響下進(jìn)行的晶體生長(zhǎng)過(guò)程。美國(guó)科學(xué)家Banfield課題組首次在礦坑內(nèi)的生物膜中發(fā)現(xiàn)了SRB生物礦化形成的閃鋅礦礦物聚集體（見(jiàn)圖1），掃描電子顯微鏡和能量色散X 射線分析表明，該聚集體由直徑為2～5nm 的閃鋅礦晶體組成，揭示在高濃度重金屬離子的礦山環(huán)境中，在局部缺氧條件下SRB可以通過(guò)生物的誘導(dǎo)礦化作用固定礦化重金屬。在此基礎(chǔ)上，García 等利用從某黃鐵礦帶尾礦池底部采集的SRB混合種群，對(duì)該尾礦堆置場(chǎng)排放的污染液進(jìn)行處理，結(jié)果表明在pH＞4.0時(shí)，SRB 在含有9000mg/L SO、30mg/L Fe(Ⅱ)和100mg/L Cu(Ⅱ)的環(huán)境中生長(zhǎng)9 天后，SO去除率達(dá)85%，F(xiàn)e和Cu去除率幾乎達(dá)到100%，并發(fā)現(xiàn)納米級(jí)FeS和CuS形式礦物。這些研究表明，SRB生物成因的金屬硫化物礦物具有一定的形貌和結(jié)構(gòu)，但顆粒粒徑一般很小，為納米級(jí)。顯然，這種納米級(jí)金屬硫化物礦物顆粒還難以與污泥分離。劉牡丹等研究表明，當(dāng)污泥中硫化礦的顆粒達(dá)到微米級(jí)可采用物理方法進(jìn)行分選回收。而微米級(jí)礦物需由大量隨機(jī)取向的、納米直徑的礦物聚集而成，因此如何促使金屬硫化物沉淀聚集生長(zhǎng)形成微米級(jí)礦物是目前研究者需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

圖1 SRB細(xì)胞壁上納米礦物團(tuán)聚體[44]

還有研究表明，生物礦化過(guò)程實(shí)質(zhì)是在生物的特定部位，在一定的環(huán)境條件下，在生物產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)的控制和影響下，將溶液中的離子核化、沉淀和相變?yōu)楣滔嗟V物的過(guò)程。大量生物地質(zhì)學(xué)和礦物學(xué)方面的研究表明，SRB在各種形式礦床中參與了成礦過(guò)程，SRB在草莓狀黃鐵礦形成過(guò)程中不僅是黃鐵礦前體硫鐵礦的硫源，而且影響整個(gè)形成過(guò)程中黃鐵礦的成核速度。Lin等對(duì)南海北部天然氣水合物賦存區(qū)沉積物中自生礦物特征的研究，發(fā)現(xiàn)在SRB 及其共存微生物的活動(dòng)下，可產(chǎn)生大量的黃鐵礦莓球（平均粒徑＞20μm，標(biāo)準(zhǔn)偏差＞3.0μm）和單質(zhì)硫顆粒（粒徑10～20μm），且黃鐵礦與單質(zhì)硫顆粒共存呈“離群”的粒徑特征，見(jiàn)圖2。最近還有文獻(xiàn)表明，將鉆孔鹽沼地下幾米深處獲得的磷石膏接種至富含重金屬（Fe，Zn，Cu，Cd）的培養(yǎng)基中，分別以馬糞、豆類植物堆肥發(fā)酵等有機(jī)酸組分作為碳源，也礦化形成了草莓狀黃鐵礦、多面體黃鐵礦、草莓狀黃銅礦和方鉛礦，其莓球及多面體的粒徑在10～20μm范圍，見(jiàn)圖3。

圖2 天然氣水合物賦存區(qū)沉積物中自生礦物的SEM圖

圖3 實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)基中反應(yīng)產(chǎn)物的SEM圖[55]

3.2 SRB生物礦化成礦影響因素

對(duì)于處理AMD 的硫酸鹽還原厭氧體系，SRB分泌的EPS、體系中的離子強(qiáng)度及pH 是誘導(dǎo)金屬硫化物礦化成礦的重要因素，并影響礦化產(chǎn)物物相、形貌、結(jié)構(gòu)及其元素組成。

3.2.1 胞外聚合物

在AMD 處理的硫酸鹽還原體系中，污泥是核心，是SRB 及其他共存微生物的載體，也是微生物礦化重金屬形成礦物的載體。污泥被微生物分泌的EPS包裹，其通常含有多糖、蛋白質(zhì)、核酸、腐殖酸和脂類等聚合物分子。研究表明，EPS易于形成膠體網(wǎng)絡(luò)從而能夠?qū)⑽⑸锉Ａ粼谖勰嘀?，緩沖生態(tài)環(huán)境對(duì)微生物的沖擊和毒性（如pH、鹽度、重金屬離子）。另有文獻(xiàn)指出，載有微生物的污泥分泌的EPS比純培養(yǎng)的細(xì)菌分泌的EPS量更多且能更好地絡(luò)合重金屬。

Banfield等發(fā)現(xiàn)微生物代謝產(chǎn)生的EPS可以在很大程度上影響金屬硫化物的尺寸、形貌和結(jié)構(gòu)。Gadd的研究結(jié)果表明微生物分泌的EPS與其介導(dǎo)的礦物形成有關(guān)。最近，Do等從.LRP3中提取EPS，通過(guò)生物礦化誘導(dǎo)形成Cu(PO)(OH)晶體；Xing 等利用腐殖酸使菱鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)獒樿F礦，礦物粒徑為5～20μm。本文作者課題組利用ABR 處理硫酸鹽有機(jī)廢水長(zhǎng)期運(yùn)行，顆粒污泥中優(yōu)勢(shì)SRB 為屬，顆粒污泥表面有草莓狀黃鐵礦形成，黃鐵礦莓球呈現(xiàn)“離群”的粒徑特征，莓球粒徑約20μm，組成莓球粒的多面體微晶粒徑約2.0μm。此外，顆粒污泥表面的單質(zhì)硫（S）顆粒被大量EPS 包覆，并且形成礦物和單質(zhì)硫顆粒的顆粒污泥中的EPS組分和官能團(tuán)與未形成礦物的明顯不同。

由此推測(cè)，微生物分泌的EPS在微生物礦化成礦過(guò)程中起決定性的作用，與礦物形成過(guò)程的結(jié)晶、相變和尺寸大小相關(guān)；同樣地，SRB 分泌的EPS 是聯(lián)系SRB 與金屬硫化物的紐帶，SRB-EPS-金屬硫化物三者相互作用誘導(dǎo)形成了硫化礦，同時(shí)這三者間相互作用的關(guān)鍵影響因子是環(huán)境液相介質(zhì)組分和環(huán)境條件。

3.2.2 離子強(qiáng)度

環(huán)境中離子強(qiáng)度會(huì)影響金屬硫化物的成核率，進(jìn)而影響金屬硫化物的團(tuán)聚與最終形態(tài)。離子強(qiáng)度的不同會(huì)導(dǎo)致SRB 代謝作用下缺氧終產(chǎn)物的不同，從而影響礦化產(chǎn)物的物相。張?chǎng)瓮ㄟ^(guò)模擬膏鹽層不同離子強(qiáng)度，研究SRB 在不同離子強(qiáng)度下的代謝情況及其對(duì)晶體產(chǎn)物的影響，發(fā)現(xiàn)高離子強(qiáng)度會(huì)對(duì)SRB 的生長(zhǎng)代謝活性產(chǎn)生抑制作用，進(jìn)而對(duì)晶體沉淀產(chǎn)生抑制作用。田琳奇研究發(fā)現(xiàn)高離子強(qiáng)度促進(jìn)了CdS的形成，使CdS成核率增加，形成了更多的CdS晶體，且高離子強(qiáng)度能夠增大其晶體高度。Mullaugh 等通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究不同離子強(qiáng)度下CdS的團(tuán)聚時(shí)發(fā)現(xiàn)，高離子強(qiáng)度能夠成倍地增加CdS粒子的粒徑及促進(jìn)CdS的團(tuán)聚。

3.2.3 pH

在SRB法處理AMD過(guò)程中，pH會(huì)影響其中的金屬離子強(qiáng)度，從而導(dǎo)致SRB 硫酸鹽還原體系中金屬硫化物的礦化速率不一樣。Liu 等研究發(fā)現(xiàn)不同初始pH 條件下硫化物的晶體生長(zhǎng)方式無(wú)明顯差異，都有從無(wú)定形態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程，但是會(huì)影響晶體數(shù)量和高度；在低pH 條件下，SRB 生長(zhǎng)遲滯進(jìn)而硫酸鹽還原速率降低，從而導(dǎo)致較低的金屬硫化物晶體數(shù)量與高度。董凈等研究SRB法處理重金屬?gòu)U水并分析礦化產(chǎn)物特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，在SRB 鈍化金屬離子的過(guò)程中液相pH 不斷升高，有利于誘導(dǎo)合成金屬硫化物晶體。Warthmann 等發(fā)現(xiàn)在SRB 誘導(dǎo)礦化的實(shí)驗(yàn)體系中，溶液pH 的改變能影響硫酸鹽礦物生成速率，并最終影響礦物種類和形貌特征。

3.3 SRB參與的生物礦化過(guò)程微觀機(jī)理

微生物通常以生物誘導(dǎo)礦化（biologically induced mineralization，BIM） 和 生 物 控 制 礦 化（biologically controlled mineralization，BCM） 兩種方式參與礦物的形成過(guò)程，應(yīng)用于重金屬污染治理的礦化技術(shù)以BIM 為主。BIM 是被動(dòng)礦化的過(guò)程，微生物的代謝產(chǎn)物影響胞外微環(huán)境的理化性質(zhì)，并在局部環(huán)境中形成過(guò)飽和狀態(tài)，促進(jìn)重金屬離子形成沉淀，進(jìn)而影響生物誘導(dǎo)礦化過(guò)程。

根據(jù)文獻(xiàn)資料，SRB 具有聚積溶液中低濃度SO的能力，SO首先在細(xì)胞外積累，然后通過(guò)SRB細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。在SRB細(xì)胞內(nèi)，還原硫酸鹽包括分解、電子傳遞和氧化三個(gè)階段：首先在分解階段，有機(jī)物在厭氧條件下被分解為乙酸、CO等，并產(chǎn)生少量的ATP；電子傳遞階段是分解階段產(chǎn)生的高能電子通過(guò)SRB 特有的電子傳遞鏈（如黃素蛋白、細(xì)胞色素C等）逐級(jí)傳遞，同時(shí)產(chǎn)生大量的ATP；在氧化階段，電子被傳遞給SO，并將其還原為S，同時(shí)消耗大量的ATP，此階段還包括SO激活、腺苷酰硫酸（APS）還原、SO還原等中間過(guò)程。在SRB 細(xì)胞內(nèi)還原SO產(chǎn)生的S和其他代謝產(chǎn)物通過(guò)細(xì)胞膜被排出體外，進(jìn)入周圍環(huán)境。對(duì)于SRB 細(xì)胞內(nèi)還原SO生成S的機(jī)理已經(jīng)有相當(dāng)深入的研究，但是，在體外S與重金屬生成的硫化物沉淀是如何誘導(dǎo)礦化形成礦物的呢？該過(guò)程的微觀機(jī)理尚未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。

曾有文獻(xiàn)報(bào)道，SRB通過(guò)提供生物膜來(lái)促進(jìn)生物礦化過(guò)程的發(fā)生，能夠在其細(xì)胞表面發(fā)生成核作用，從而促進(jìn)自然環(huán)境中金屬硫化物晶體的形成。最近，Duverger 等通過(guò)透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，在SRB細(xì)胞外的EPS中可聚集直徑達(dá)幾百納米的黃鐵礦球粒。Berg等在SRB生物礦化實(shí)驗(yàn)中，觀察到草莓狀黃鐵礦與細(xì)胞外的腐殖質(zhì)、DNA等有機(jī)物結(jié)合在一起，推測(cè)這些有機(jī)物可能為黃鐵礦的沉淀提供了吸附成核位點(diǎn)。Bontognali 等和Kenward 等進(jìn)一步研究SRB 細(xì)胞表面及EPS 的官能團(tuán)對(duì)生物礦化成礦的影響，發(fā)現(xiàn)帶有諸多呈電負(fù)性的官能團(tuán)（如羧基、磷?；?、羥基等）能夠吸附金屬陽(yáng)離子，同時(shí)為礦物的形成提供成核位點(diǎn)和早期生長(zhǎng)模板。黃亞蓉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，SRB裸細(xì)胞和EPS上高濃度高密度的羧基和磷?；鶊F(tuán)可促進(jìn)無(wú)序礦物礦化。

此外，Aloisi 等和Bontognali 等在硫酸鹽還原菌和進(jìn)行礦化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，礦物沉淀主要是在菌體附近的胞外聚合物球粒上進(jìn)行的，而非直接發(fā)生在細(xì)胞壁上，避免細(xì)胞表面的礦物沉淀。由此提出，微生物在調(diào)控礦物生成的過(guò)程具有一種自我保護(hù)機(jī)制，以避免在細(xì)胞表面出現(xiàn)不可控的礦物沉淀所引起的包埋，同時(shí)通過(guò)調(diào)控礦物的形成降低細(xì)胞周圍溶液中的金屬離子濃度，減少這些金屬離子對(duì)細(xì)胞的毒害作用，為微生物提供更為有利的生存環(huán)境。

綜上所述，本文作者推測(cè)SRB 參與的生物礦化過(guò)程如下：①SRB表面及EPS帶有諸多呈電負(fù)性的官能團(tuán)，吸附并聚集周圍溶液中重金屬離子（Me）于細(xì)胞表面或部分進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)；②SRB通過(guò)細(xì)胞膜聚集廢水中SO并進(jìn)入體內(nèi)，在細(xì)胞內(nèi)還原SO生成S，少部分S在體內(nèi)與進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Me結(jié)合生成MeS沉淀后排除體外，大部分S排出體外與細(xì)胞表面的Me 結(jié)合生成MeS 沉淀；③MeS沉淀在EPS及細(xì)胞表面官能團(tuán)的作用下，通過(guò)結(jié)晶、成核形成微小的納米礦化產(chǎn)物，進(jìn)而聚合在一起形成大顆粒的礦物，見(jiàn)圖4。

圖4 SRB誘導(dǎo)金屬硫化物礦物形成過(guò)程示意圖

然而，由于缺乏SRB 誘導(dǎo)沉淀顆粒物礦化成礦的直接觀察證據(jù)，無(wú)法深入了解SRB 在礦化過(guò)程所發(fā)揮的具體調(diào)控機(jī)制，該方向仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

在目前SRB 法處理AMD 過(guò)程中，一方面由于各種金屬硫化物和起始沉淀pH不同造成各類金屬離子沉淀不穩(wěn)定，另一方面厭氧過(guò)程中金屬沉淀夾帶污泥不易分離，往往導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器運(yùn)行失敗，從而制約了SRB 法在AMD 治理中的工程化應(yīng)用。雖然國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究中取得了一些進(jìn)展，然而，在硫酸鹽還原體系中，如何調(diào)控金屬硫化物沉淀形成可與污泥分離的礦物需要進(jìn)一步探索，其中的生物礦化成礦機(jī)理更需要深入研究。因此，今后需要重點(diǎn)關(guān)注的研究?jī)?nèi)容有：①研發(fā)多相分離硫酸鹽還原體系處理AMD 廢水，通過(guò)調(diào)控體系運(yùn)行參數(shù)和內(nèi)部環(huán)境，實(shí)現(xiàn)最大程度地將AMD 中多種重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧锏V物，獲得硫酸鹽還原體系成礦的技術(shù)參數(shù)；②利用同位素、K邊X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（K 邊-XANES）、原子力顯微鏡（AFM）、透射電子顯微鏡-電子選區(qū)衍射（TEM-SAED）和高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）等先進(jìn)技術(shù)，深入研究硫酸鹽還原體系污泥中金屬硫化物結(jié)晶、成礦的物相演變過(guò)程；③利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段，深入分析硫酸鹽還原體系污泥中金屬硫化物結(jié)晶、成礦的微生物群落演替及功能菌群交互作用規(guī)律；④綜合利用環(huán)境科學(xué)、生物地質(zhì)學(xué)和地質(zhì)礦物學(xué)的研究思路和研究方法，以硫酸鹽還原厭氧污泥為研究核心，探究SRB、EPS、金屬硫化物、液相介質(zhì)之間的交互作用關(guān)系，從深層次挖掘重金屬微生物固定與礦化的微觀過(guò)程及其調(diào)控因素，揭示硫酸鹽還原體系礦化固定AMD中重金屬成礦的機(jī)制。