氧化亞鐵硫桿菌對黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和方鉛礦的生物氧化作用研究.pdf

1、礦物一微生物相互作用研究是當(dāng)前國際地球科學(xué)界發(fā)展最為迅速的前沿領(lǐng)域之一，氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)對硫化物的生物氧化研究更是其中的一個熱點。A.ferrooxidans菌與硫化物的相互作用研究對于理解微生物在礦物氧化以及生物成礦的過程中發(fā)揮的作用具有很大的理論意義，另外A.ferrooxidans菌是一種功能強大的工程細(xì)菌，該細(xì)菌在環(huán)境保護、濕法冶金和生物加工上具有相當(dāng)大的運用前景。<

2、br>　　 本論文以A.ferrooxidans菌與硫化物相互作用機制為主要的研究對象，通過采集廣東云浮硫鐵礦礦坑水樣，分離培養(yǎng)并純化了一株A.ferrooxidans菌菌株，并對該菌株進行了詳細(xì)的形態(tài)、代謝鑒定。在獲得A.ferrooxidans菌菌株的前提下，分別利用該菌株與黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和方鉛礦進行了大量的搖瓶培養(yǎng)實驗，并與加入Fe3+的氧化過程進行了對比。在實驗過程中測定和分析了溶液pH值、Eh值、懸浮細(xì)菌濃度、金屬

3、離子濃度以及SO42-離子濃度隨時間的變化，并運用現(xiàn)代生物學(xué)的微觀研究方法(DAPI染色熒光立體顯微觀察)以及表面形態(tài)與微區(qū)化學(xué)分析方法(掃描電鏡、透射電鏡和能譜)，對黃鐵礦、黃銅礦以及磁黃鐵礦、方鉛礦的生物氧化過程進行了系統(tǒng)的研究，將“溶液-細(xì)菌-礦物”作為一個統(tǒng)一的系統(tǒng)，對細(xì)菌在硫化物生物氧化中的作用和影響進行了較全面的分析。
　　 研究結(jié)果表明在A.ferrooxidans菌作用下黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦的氧化速率都大于加

4、入Fe3+的化學(xué)氧化速率，而方鉛礦的情況卻相反，說明在硫化物的生物氧化體系中，溶液中鐵離子濃度對硫化物的生物氧化速率具有決定性的影響。在A.ferrooxidans菌作用下四種硫的氧化速率大小依次是磁黃鐵礦＞黃銅礦＞黃鐵礦＞方鉛礦，黃銅礦生物氧化過程中間產(chǎn)物元素硫最終氧化為SO42-的比率是88.64％。氧化亞鐵硫桿菌在黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦和方鉛礦表面都存在吸附現(xiàn)象。同時利用SEM對硫化物表面的顯微觀察發(fā)現(xiàn)黃鐵礦、方鉛礦表面溶蝕坑的

5、大小形態(tài)與A.f菌非常接近，這說明A.f菌在硫化物表面的吸附對礦物表面形態(tài)的改造具有直接的聯(lián)系。通過電鏡分析揭示了黃銅礦和磁黃鐵礦表面生物膜的存在，構(gòu)成生物膜的A.ferrooxidans菌被胞外聚合物質(zhì)(EPS)包裹，由于黃銅礦和磁黃鐵生物氧化過程不斷有黃鉀鐵礬沉淀，最終生物膜被黃鉀鐵礬所覆蓋，礦物表面呈現(xiàn)光滑的特征。生物膜的形成和演化是一個動態(tài)過程，對黃銅礦和磁黃鐵礦的生物氧化過程沒有抑制作用。通過方鉛礦的生物氧化實驗，從細(xì)菌利用能