氧化亞鐵硫桿菌LY01分離鑒定及提高其氧化活性機(jī)制研究.pdf

1、硫桿菌多分布于酸性礦山廢水環(huán)境中，廣泛應(yīng)用于生物濕法冶金、煤炭生物脫硫及污泥生物淋濾去除重金屬等領(lǐng)域，篩選高效菌株并研究影響其氧化活性的因素及提高其氧化活性的機(jī)制具有重要的意義。從貴州省金沙縣某煤礦廢水中分離獲得1株鐵硫氧化細(xì)菌LY01，經(jīng)過(guò)對(duì)該菌株的形態(tài)特征、理化特征檢測(cè)及16SrRNA序列分析，初步鑒定菌株LY01為嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans)。在無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)液中菌株LY01可以從

2、氧化Fe2+、單質(zhì)硫(S0)及黃鐵礦(FeS2)獲得能量生長(zhǎng)，但難以氧化利用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)。對(duì)Fe2+的氧化速率最快，反應(yīng)30h即可將44.2g·L-1的FeSO4·7H2O完全氧化，菌體細(xì)胞達(dá)到4.2×107個(gè)·mL-1;反應(yīng)21d對(duì)溶液中10g·L-1含量的S0氧化率達(dá)6.7％，反應(yīng)液中SO42-濃度為2001mg·L-1，菌體細(xì)胞達(dá)到8.9×107個(gè)·mL-1;反應(yīng)20d對(duì)溶液中30g·L-1含量的FeS2氧化率達(dá)1

3、0％，反應(yīng)液中SO42-濃度達(dá)4443mg·L-1，菌體細(xì)胞達(dá)到3.4×108個(gè)·mL-1。
　　研究重金屬離子(Zn2+、Ni2+、Cu2+)對(duì)菌株LY01氧化FeSO4活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LY01對(duì)Zn2+和Ni2+有較強(qiáng)的耐受性，最大耐受濃度分別大于20g·L-1、16g·L-1;而對(duì)Cu2+的耐受能力較低，耐受濃度低于4g·L-1。菌株LY01對(duì)重金屬離子耐受性由大到小依次為Zn2+＞Ni2+＞Cu2+。研究重金屬離子（Z

4、n2+、Cu2+、Ni2+、pb2+、Ag+）對(duì)菌株LY01氧化FeS2能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ag+對(duì)菌株LY01氧化FeS2活性的影響隨著濃度的升高而增大，10～100mg·L-1的Zn2+、Ni2+、Cu2+、Ag+對(duì)菌株LY01氧化FeS2活性有一定的影響，且Ag+對(duì)菌株LY01氧化FeS2活性的抑制作用隨著Ag+濃度的升高而逐漸增強(qiáng)，而10～100mg·L-1Pb2+對(duì)菌株LY01氧化FeS2的活性無(wú)影響。不同金屬離子對(duì)菌株LY

5、01氧化FeS2抑制作用由大到小依次為Cu2+＞Zn2+＞Ni2+＞Ag+＞Pb2+。
　　菌株LY01經(jīng)不同底物(FeSO4、S0、FeS2)馴化后氧化FeS2的活性發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)FeS2馴化后菌株LY01活性最強(qiáng)，S0馴化菌次之，F(xiàn)eSO4馴化菌最弱。為探究其氧化FeS2活性差異機(jī)制，對(duì)經(jīng)不同底物馴化后菌體的形態(tài)特征、分泌EPS特性、細(xì)胞組分差異、次生礦物生成量差異以及在黃鐵礦表面吸附差異進(jìn)行了比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菌株LY01

6、經(jīng)不同底物馴化后菌體細(xì)胞形態(tài)發(fā)生了變化，菌體分泌EPS的產(chǎn)量存在差異，不同底物馴化下，EPS的分泌量從高到低順序依次為FeS2＞S0＞FeSO4。以FeS2及FeSO4為底物的菌體細(xì)胞產(chǎn)生的EPS中絡(luò)合了較多的Fe3+，F(xiàn)eSO4馴化培養(yǎng)的LY01單位質(zhì)量EPS(以(TOCmg)-1計(jì)）絡(luò)合有1.02mgFe3+，F(xiàn)eS2馴化培養(yǎng)的LY01單位質(zhì)量EPS((TOCmg)-1)絡(luò)合達(dá)3.89mgFe3+，約為FeSO4馴化細(xì)菌的3.8倍。

7、菌體細(xì)胞經(jīng)紅外掃描結(jié)果顯示，菌株LY01細(xì)胞中主要含有—OH、—NH2、C=O、C—O等活性基團(tuán)，不同底物馴化后LY01細(xì)胞化學(xué)組成發(fā)生改變，F(xiàn)eS2和S0馴化的細(xì)胞含有較多芳香醚類R—O、脂肪族C—X等基團(tuán)疏水性基團(tuán)。采用X射線衍射儀掃描分析菌株LY01氧化FeSO4和FeS2產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，結(jié)果表明，兩種沉淀物均是黃鉀鐵礬和黃銨鐵礬的混合物，但前者以黃銨鐵礬為主，后者以黃鉀鐵礬為主，并且菌株LY01經(jīng)不同底物馴化后次生礦物產(chǎn)量不同，