基于自组织映射机器学习方法的酸性矿坑水污染特征聚类分析:以福建龙岩林坑煤矿为例

1

作者 贾文慧 叶淑君 +3 位作者 车巧慧 许万强 郑文明 王帮团 《高校地质学报》 北大核心 2025年第1期24-33,共10页

酸性矿坑水(Acid Mine Drainage,AMD)是煤炭开采过程中产生的主要环境问题之一,对生态系统和人类健康构成严重威胁。该研究选取福建龙岩林坑煤矿为研究区,运用自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)技术对研究区AMD污染特征进行系统的聚... 酸性矿坑水(Acid Mine Drainage,AMD)是煤炭开采过程中产生的主要环境问题之一,对生态系统和人类健康构成严重威胁。该研究选取福建龙岩林坑煤矿为研究区,运用自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)技术对研究区AMD污染特征进行系统的聚类分析,旨在准确评估该区域AMD污染现状并有效识别主要污染源。本研究利用SOM方法对37个水样的4种水质指标(pH、Fe、Mn和SO_(4)^(2-))进行综合分析,最终将水样划分为4个不同污染程度的聚类,明确揭示了不同污染程度水体的空间分布特征。各聚类按污染程度从高到低顺序,依次为聚类Ⅳ、聚类Ⅲ、聚类Ⅱ和聚类Ⅰ,其中聚类Ⅲ和聚类Ⅳ的样本表现出严重的污染特征,主要位于煤矿涌水点和煤矸石堆放区附近,是未来治理工作的重点;聚类Ⅱ的样本主要受污染水流汇入的影响;聚类Ⅰ包含样本量最多,表明该区域大部分水体受AMD影响程度有限。SOM方法为AMD污染特征的评估提供了有效工具,具有推广至其他煤矿区的应用潜力。未来研究需增加监测频率,以捕捉季节性变化对水质的影响。随着监测数据量的不断增加,SOM方法的应用潜力将更加明显。 展开更多

关键词 酸性矿坑水 自组织映射网络 污染评估 聚类分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

分离于酸性矿坑水的疑似钩端螺旋菌的鉴定及重金属对其铁氧化能力影响的评估 被引量：8

2

作者 高健 丁建南 +2 位作者 康健 吴学玲 邱冠周 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期220-226,共7页

采用稀释分离法,从山西中条山铜矿的酸性矿坑水中分离出一株铁氧化细菌,命名为ZTS菌株。该菌株为革兰氏阴性细菌,螺旋状或弧状,最适生长温度为30℃,最适生长pH值为2.5,对低浓度的酵母浸出物较敏感。形态学和生理学分析表明,ZTS菌株可能... 采用稀释分离法,从山西中条山铜矿的酸性矿坑水中分离出一株铁氧化细菌,命名为ZTS菌株。该菌株为革兰氏阴性细菌,螺旋状或弧状,最适生长温度为30℃,最适生长pH值为2.5,对低浓度的酵母浸出物较敏感。形态学和生理学分析表明,ZTS菌株可能属于钩端螺旋菌属的成员;16S rDNA序列的系统发育分析表明,该菌株与氧化亚铁钩端螺旋菌典型菌株ATCC 49879位于系统发育树的同一分支,相似度为100%,从而证实ZTS菌株属于氧化亚铁钩端螺旋菌。考虑到当前的商业利益,考察了Cu2+、Co2+和Ni2+对ZTS菌株氧化亚铁能力的影响。结果表明:3种金属对ZTS菌株的毒性强弱依次为Co2+>Cu2+>Ni2+。就Ni2+抗性能力而言,ZTS菌株能够耐受Ni2+的浓度高达160 mmol/L,这比已报道的氧化亚铁钩端螺旋菌的Ni2+抗性能力要强得多,这种能力可能与它的遗传特性有关。 展开更多

关键词 酸性矿坑水 氧化亚铁钩端螺旋菌 铁氧化能力 重金属抗性

在线阅读 下载PDF 职称材料

古矿井区域酸性矿坑水微生物群落的多样性 被引量：10

3

作者 刘新星 霍强 +1 位作者 刘学端 邱冠周 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期414-420,共7页

通过生态群落16S rRNA基因库的重建并采用限制性酶切长度多态性(RFLP)分析的方法,对铜绿山铜矿酸性矿水中微生物群落的多样性进行研究。通过RFLP对扩增出的327个16S rRNA PCR产物进行分析,对44个16S rRNA的克隆子进行测序。每个样点各有... 通过生态群落16S rRNA基因库的重建并采用限制性酶切长度多态性(RFLP)分析的方法,对铜绿山铜矿酸性矿水中微生物群落的多样性进行研究。通过RFLP对扩增出的327个16S rRNA PCR产物进行分析,对44个16S rRNA的克隆子进行测序。每个样点各有2～6个主要操作分类单元,这些操作分类单元所对应的克隆子数分别占各样点克隆子总数的56.3%～69.6%。93.8%的克隆子序列与现在的数据库中序列相似性大于90%。样点酸性矿坑水主成分分析与系统发育分析结果显示:在低pH值、高离子浓度的样点tls1与tls2中多数克隆子属于gamma-Proteobacteria(主要为Acidithiobacillus ferrooxidans)和Nitrospira科(主要为Leptospirillum);而在较高pH值、低离子浓度的样点tls3的克隆子多属于gamma-Proteobacteria(没有A.ferrooxidans)和alpha-Proteobacteria。在古矿井区域酸性矿坑水中微生物群落的多样性很低,生物地球化学特性相近的酸性矿坑水由具有相近的微生物群落组成。 展开更多

关键词 酸性矿坑水 古矿井 微生物群落 多样性 限制性酶切片断多样性 生物地球化学

在线阅读 下载PDF 职称材料

低品位次生硫化铜矿酸性矿坑水喷淋堆浸工业试验 被引量：5

4

作者 陈聪 王滔 +3 位作者 邹刚 伍赠玲 赖晓康 臧宏 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2015年第12期20-25,共6页

以酸性矿坑水为浸出剂,对紫金山低品位次生硫化铜矿进行堆浸工业试验。重点考察了矿石性质、喷淋制度、堆浸过程中浸矿细菌的种群结构等对矿石铜和铁浸出率的影响。结果表明,矿石堆浸210天,平均铜浸出率65.9%、铁浸出率5.4%。含酸性坑... 以酸性矿坑水为浸出剂,对紫金山低品位次生硫化铜矿进行堆浸工业试验。重点考察了矿石性质、喷淋制度、堆浸过程中浸矿细菌的种群结构等对矿石铜和铁浸出率的影响。结果表明,矿石堆浸210天,平均铜浸出率65.9%、铁浸出率5.4%。含酸性坑水喷淋次生硫化铜矿生物堆浸的湿法提铜工艺在工业上是可行的。 展开更多

关键词 低品位次生硫化铜矿 堆浸 工业试验 酸性矿坑水

在线阅读 下载PDF 职称材料

永平铜矿酸性矿坑水中的浸矿细菌培养试验研究 被引量：2

5

作者 荆秀艳 《湿法冶金》 CAS 2004年第1期19-24,共6页

通过分离、驯化、组合菌种并制作生长曲线等系列试验过程,详细研究了浸矿细菌转化铁、硫的能力随不同试验进程的变化情况,在此基础上探讨了细菌的生理习性及培养过程中的影响因素。

关键词 酸性矿坑水 浸矿细菌 细菌培养 分离 驯化 组合 硫 铁 转化 生物浸出

在线阅读 下载PDF 职称材料

德兴铜矿酸性矿坑水水样与底泥中微生物群落多样性及其群落结构变化 被引量：7

6

作者 郑璐 尹华群 +3 位作者 曹琳辉 晁婧 陈棋炯 刘学端 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第10期4841-4848,共8页

江西铜业集团德兴铜矿是中国最大的露天开采铜矿,已有1000多年的开采历史,因此它为极端环境下微生物群落结构研究提供了一个优良素材。应用16SrRNA基因的PCR克隆技术检测了来源于该铜矿3个不同样地的水样与底泥中的微生物多样性。通过R... 江西铜业集团德兴铜矿是中国最大的露天开采铜矿,已有1000多年的开采历史,因此它为极端环境下微生物群落结构研究提供了一个优良素材。应用16SrRNA基因的PCR克隆技术检测了来源于该铜矿3个不同样地的水样与底泥中的微生物多样性。通过RFLP分析获得40个OTUs,测序和系统发育分析表明它们属于7个不同的系统发育分区,即Acidobacteria,Acti-nobacteria,Nitrospira,α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,Firmicutes,δ-Proteobacteria。这些克隆中的大部分属于γ-Proteobacteria,α-Proteobacteria和Nitrospira。进一步的分析结果表明在各样点水样中的嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)所占比例大于其在底泥中的比例,而底泥的嗜酸菌属(Acidiphilium)所占比例明显高于水样,这可能与底泥的缺氧环境和Acidiphi-lium菌能够将三价铁还原成二价铁的特性有关。 展开更多

关键词 酸性矿坑水(amd) 底泥 微生物多样性 16S RRNA RFLP

在线阅读 下载PDF 职称材料

酸性矿坑水用于紫金山铜矿生物堆浸研究及应用 被引量：1

7

作者 林泓富 《有色金属（冶炼部分）》 CAS 北大核心 2016年第8期6-11,共6页

采用酸性矿坑水(AMD)对紫金山低品位次生硫化铜矿开展生物浸出试验,进行了萃余液与硐坑水探索试验,开展了不同温度、不同浸出工艺、不同浸出过程pH、日喷淋时间等对矿石铜和铁浸出率的影响试验。采用硐坑水喷淋工业生产全年稳定运行,各... 采用酸性矿坑水(AMD)对紫金山低品位次生硫化铜矿开展生物浸出试验,进行了萃余液与硐坑水探索试验,开展了不同温度、不同浸出工艺、不同浸出过程pH、日喷淋时间等对矿石铜和铁浸出率的影响试验。采用硐坑水喷淋工业生产全年稳定运行,各项工艺指标稳定,2014年总计从硐坑水中回收2 241.9t铜。 展开更多

关键词 生物堆浸 酸性矿坑水 工业应用 菌群结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

从生物采矿和酸性矿坑水的微生物中回收核酸

8

作者 张子悦 《湿法冶金》 CAS 北大核心 2011年第3期183-183,共1页

生物分子技术是提取细胞内或细胞外成分的基础。然而,提取方法的低效率会导致研究中的微生物群体不具有代表性。从低pH、硫化环境、如生物采矿或矿山酸性排水（AMD）中,提取清洁细胞组分特别困难。用生物采矿和酸性矿坑水中常见的微生物... 生物分子技术是提取细胞内或细胞外成分的基础。然而,提取方法的低效率会导致研究中的微生物群体不具有代表性。从低pH、硫化环境、如生物采矿或矿山酸性排水（AMD）中,提取清洁细胞组分特别困难。用生物采矿和酸性矿坑水中常见的微生物,包括古生菌、 展开更多

关键词 微生物群体 酸性矿坑水 生物采矿 核酸 回收 提取方法 矿山酸性排水 分子技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

被SRB污染的酸性矿坑水的生物治理

9

作者 张丽霞 《湿法冶金》 CAS 2005年第2期104-104,共1页

关键词 酸性矿坑水 生物治理 SRB 硫酸盐还原菌 污染 可溶性重金属 可溶性硫化物 CU^2+ 环境问题 采矿活动 模拟溶液 硫化氢 动力学 去除 沉淀

在线阅读 下载PDF 职称材料

废弃煤矿区酸性矿坑水防控研究进展:从关键问题到修复技术体系

10

作者 张发旺 韩占涛 +7 位作者 刘国 高旭波 周建伟 朱庆俊 刘静 王雨山 刘伟坡 李海学 《水文地质工程地质》 2025年第5期34-42,共9页

我国废弃煤矿分布广泛,煤矿类型、水文地质条件和运移途径多变,水文-生物地球化学演化过程复杂,导致酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD)分布规律不清、污染防控效果不佳。AMD防控是废弃煤矿区生态环境治理的核心问题,面临多重挑战。关... 我国废弃煤矿分布广泛,煤矿类型、水文地质条件和运移途径多变,水文-生物地球化学演化过程复杂,导致酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD)分布规律不清、污染防控效果不佳。AMD防控是废弃煤矿区生态环境治理的核心问题,面临多重挑战。关键问题包括:(1)开采扰动导致含水层介质场-动力场演化复杂,硫铁矿氧化与金属离子迁移受地质-水文-微生物多因素耦合作用,机制解析与精准模拟存在挑战;(2)现有技术对高浓度硫酸盐、铁锰等特征污染物的原位削减效率受动态水质与低温环境制约,稳定性与长效性显著受限;(3)防控系统缺乏动态智能调控能力,数据感知-决策-执行闭环断裂,难以适配水质水量的时空异质性;(4)生态修复与污染治理协同性不足,难以实现矿区生态系统功能整体恢复。未来创新方向应聚焦多学科交叉与技术集成,构建“理论模型-技术工具-工程范式”的创新链条,推动AMD防控从经验治理向科学调控转型,为全球矿区生态修复提供中国方案,具体包括:(1)揭示AMD生成的生物地球化学微观机制,构建硫铁氧化动力学与金属迁移的多场耦合模型;(2)研发硫铁氧化关键酶抑制剂或仿生阻氧材料,实现硫铁矿氧化的原位靶向阻断;(3)创建“数字孪生+智能感知”的精准防控平台,通过多源数据融合实现污染演化模拟与修复方案动态优化;(4)发展基于生态水文过程的矿区“水-土-生”协同调控理论,阐明自然修复与工程干预的互馈机制。 展开更多

关键词 酸性矿坑水 多场耦合模拟 特征污染物 智能调控 协同修复

在线阅读 下载PDF 职称材料

酸性矿坑水中铁锰离子去除工艺研究

11

作者 张祥 周建伟 +3 位作者 王兴杰 金伟 蒋熠婷 邝友辉 《水文地质工程地质》 2025年第5期55-64,共10页

铁、锰离子是酸性矿坑水中的主要特征污染物,去除超标铁、锰离子是矿山地下水污染治理的重点和难点。针对低pH值、高浓度铁离子和中低浓度锰离子超标的酸性矿坑水,构建石灰石中和-垂直流反应器串联体系,探究不同基质层条件、水力停留时... 铁、锰离子是酸性矿坑水中的主要特征污染物,去除超标铁、锰离子是矿山地下水污染治理的重点和难点。针对低pH值、高浓度铁离子和中低浓度锰离子超标的酸性矿坑水,构建石灰石中和-垂直流反应器串联体系,探究不同基质层条件、水力停留时间及初始离子浓度等条件下对酸性矿坑水铁、锰离子的处理效果。研究结果表明,串联体系中铁(Fe^(2+)、TFe)去除率达99%,出水总铁浓度降低至0.1 mg/L以下;锰(Mn^(2+))去除率达97%,出水浓度低于0.2 mg/L。相较于单一石灰石中和处理体系,出水铁、锰离子浓度显著降低。X射线衍射分析结果显示,中和过程的主要产物为针铁矿、氢氧化铁等,垂直流反应器中的主要产物为针铁矿、锰(氢)氧化物等。X射线光电子能谱和扫描电镜分析结果显示,铁锰异相催化氧化以及吸附作用是串联体系铁锰被进一步去除的主要原理。研究结果证明石灰石中和-垂直流反应器串联系统是一种处理低酸高铁低锰矿坑水的有效方法,为酸性矿坑水处理提供了新的技术思路。 展开更多

关键词 酸性矿坑水 铁锰 石灰石中和 垂直流反应器系统 协同处理

在线阅读 下载PDF 职称材料

As(Ⅴ)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌混合培养物氧化性能的影响 被引量：7

12

作者 王红梅 杨小芬 +1 位作者 龚林锋 江政波 《岩石矿物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期507-512,共6页

通过对pH、Eh、溶液中Fe2+浓度的定期监测以及对实验结束时生成沉淀的XRD、SEM和元素能谱扫描等手段,对比研究了不同初始浓度的As(Ⅴ)对Fe2+的化学氧化和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxi-dans)氧化的影响,同时就As(Ⅴ... 通过对pH、Eh、溶液中Fe2+浓度的定期监测以及对实验结束时生成沉淀的XRD、SEM和元素能谱扫描等手段,对比研究了不同初始浓度的As(Ⅴ)对Fe2+的化学氧化和嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxi-dans)氧化的影响,同时就As(Ⅴ)在实验体系中固液相之间的分配行为进行了分析。结果表明,Fe2+的化学氧化速率极低,最终氧化率低于8%,As(Ⅴ)的浓度对Fe2+的化学氧化没有影响。有A. ferrooxidans的实验体系,100mg/LAs(Ⅴ)对Fe2+的氧化具有一定的促进作用。当As(Ⅴ)浓度为500mg～1g/L时,Fe2+的氧化率在约60h左右即可达到100%;但4g/L的As(Ⅴ)则会明显抑制Fe2+的氧化,Fe2+的完全氧化大约需要106h。体系中初始的100As/(As+S)(摩尔比)会对沉淀物的物相及结晶程度造成一定影响。As(Ⅴ)浓度为0g/L时,微生物体系中生成的固体沉淀物黄钾铁矾的特征峰明显,随着As(Ⅴ)浓度的提高,沉淀物的结晶程度逐步下降,至4g/L时沉淀物全部为无定形。元素能谱扫描检测到有大量的As(Ⅴ)存在于固体沉淀物中,表明在Fe2+的氧化过程中,As(Ⅴ)可能会以吸附或共沉淀的形式被固定在固相沉淀物中,这为酸性矿坑水(AMD)地区As(Ⅴ)污染的治理提供了重要的参考。 展开更多

关键词 A.ferrooxidans As(Ⅴ) 黄钾铁矾 酸性矿坑水(amd)

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤系黄铁矿氧化溶解地球化学动力学研究 被引量：18

13

作者 岳梅 赵峰华 +1 位作者 孙红福 任德贻 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期75-79,共5页

对不同煤系的黄铁矿样品进行了氧化溶解动力学实验.研究表明,在模拟煤矿酸性水(pH≈2)的环境下,煤系黄铁矿的氧化速率随液相中Fe3+浓度的增加而增加,反应为Fe3+浓度的一级反应.温度对黄铁矿氧化反应速率有明显影响,温度每升高10K,氧化... 对不同煤系的黄铁矿样品进行了氧化溶解动力学实验.研究表明,在模拟煤矿酸性水(pH≈2)的环境下,煤系黄铁矿的氧化速率随液相中Fe3+浓度的增加而增加,反应为Fe3+浓度的一级反应.温度对黄铁矿氧化反应速率有明显影响,温度每升高10K,氧化速率平均增加约2倍.不同黄铁矿样品氧化溶解反应的活化能在50kJ/mol以上,表明反应受表面反应的控制.不同来源煤系黄铁矿样品所含的杂质种类和含量不同,可能是造成其抗风化能力差异的重要因素,反映在其反应速率以及对温度的敏感程度,但反应机理基本一致. 展开更多

关键词 煤系黄铁矿 氧化反应动力学 酸性矿坑排水(amd)

在线阅读 下载PDF 职称材料

高浓度镍环境中不同培养条件对浸矿微生物群落的影响 被引量：2

14

作者 管昊 尹华群 +3 位作者 刘杰 罗焱杰 刘学端 邱冠周 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期543-549,共7页

为了解高浓度镍环境中不同能源条件对浸矿微生物群落组成的影响,以59g/L(1mol/L)的镍离子作为选择压力,在不同培养条件下富集酸性环境中的微生物,并通过聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术分析微生物群落多样性。研究... 为了解高浓度镍环境中不同能源条件对浸矿微生物群落组成的影响,以59g/L(1mol/L)的镍离子作为选择压力,在不同培养条件下富集酸性环境中的微生物,并通过聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术分析微生物群落多样性。研究结果表明:在高浓度镍离子胁迫下仍存在多种微生物,分别属于变形菌门、酸杆菌和厚壁菌门。此外,研究还发现,不同的富集条件对微生物群落影响很大。当pH值为4时,以亚铁为能源的富集物中,其微生物群落主要以Acidiphilium属和Acidobacterias属为主;在以单质硫为能源的富集物中,90%的微生物属于Acidiphilium;在以硫酸亚铁、单质硫及酵母粉为能源的富集条件下,Acidiphilium和Pseudomonas为优势种群。 展开更多

关键词 生物冶金 微生物群落 镍抗性 PCR—RFLP 酸性矿坑水

在线阅读 下载PDF 职称材料

浸矿微生物与矿物相互作用的研究方法与技术 被引量：1

15

作者 王乾芬 李芊 +2 位作者 周双 宋子博 朱建裕 《有色金属科学与工程》 CAS 2014年第4期83-89,共7页

深入研究和理解浸矿微生物与矿物之间的相互作用机制对于提高金属浸出效率及控制酸性矿坑水的形成是必须的.研究浸矿微生物与矿物之间的相互作用过程中,各种理论方法和检测探测技术起到了决定性的作用.为了使各种方法技术更加深入地应... 深入研究和理解浸矿微生物与矿物之间的相互作用机制对于提高金属浸出效率及控制酸性矿坑水的形成是必须的.研究浸矿微生物与矿物之间的相互作用过程中,各种理论方法和检测探测技术起到了决定性的作用.为了使各种方法技术更加深入地应用于研究中,文中概述了研究浸矿微生物-矿物相互作用的物理化学方法,表面成分检测方法以及微观形貌探测技术,并指出各种研究方法技术的结合是更好地探测浸矿微生物-矿物相互作用的发展方向. 展开更多

关键词 微生物 矿物 相互作用 生物冶金 酸性矿坑水 生物地球化学

在线阅读 下载PDF 职称材料