新疆矿产资源丰富,金矿数量多。金矿开采的产物-尾矿堆存量巨大,金矿尾矿中汞、砷含量高;尾矿露天堆放使得其中的汞、砷易随降雨、雪水迁移扩散,造成严重的环境污染,对生态系统和人类健康构成威胁。而目前对尾矿的处理方式很少,一般露天堆放未作处理,对生态环境产生严重影响;也有很少的尾矿使用水泥等方式固定,但这种方式成本高昂,不利于尾矿的二次利用。为解决此现状,研究团队研发MICP固化尾矿新技术,并应用到实验室条件下的固化实验。但尾矿固化后效果不是很理想,主要表现在为:无侧限抗压强度较低,对部分重金属控制效果有待于提高。为此,本研究期望应用生物炭强化尾矿固化效果。生物炭是一种生态友好型材料,对重金属具有良好的吸附效果。我们期望生物炭的添加能够增强固化强度以及有效的控制重金属的淋出。本文以棉花秸秆生物炭为材料,研究了生物炭的基本理化性质,不同条件下生物炭对汞、砷的吸附性能。利用等温滴定量热仪(ITC)探索了生物炭吸附汞的热动力学过程。结合新疆特殊的盐碱环境以及尾矿重金属含量高的特征,分离出具有尿素分解能力并对重金属有一定耐受性的细菌。研究此细菌是否具有诱导产生碳酸钙的能力及钙化过程对汞和砷的去除效果。最后在最佳固化条件下添加生物炭固化尾矿,研究生物炭对MICP固化尾矿控制重金属污染的效果。本研究的主要结论如下:(1)生物炭具有丰富的空隙结构,比表面积较大,表面带有负电荷。盐碱度对生物炭吸附汞和砷有一定的影响。pH 5时生物炭对Hg2+的最大吸附量为5.81 mg/g;5 ‰盐浓度下生物炭对10 mg/L Hg2+的吸附容量达到4.26 mg/g。溶液pH为7时生物炭对As3+的吸附容量最大为2.76 mg/g;盐度随生物炭去除砷的影响较小,5 mg/L As3+浓度下最大吸附容量可达2.60 mg/g。(2)利用SIITC新方法研究生物炭吸附汞的热动力学过程。生物炭吸附汞的初始阶段为表面吸附过程;利用t和t1/2证明汞在生物炭颗粒内扩散为线性过程;质子吸附实验验证了质子在生物炭颗粒内扩散过程属于线性吸附。生物炭吸附汞的整个吸附过程属于指数变化过程。(3)分离筛选出具有较高尿素分解能力并对重金属有一定的耐受性的菌株Staphylococcus succinus。运用SIITC新技术研究S. succinus对重金属耐受性,SIITC是一种可应用于其他影响因素下的不同重金属污染的微生物检测手段。(4)S. succinus菌具有钙化能力,能够诱导产生碳酸钙颗粒;在诱导产生碳酸钙过程中对Hg2+ 、As3+具有良好的去除效果,去除率达到90%以上。腐