资源描述：
《氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第52卷第15期2007年8月论文氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究①②①①蒋磊周怀阳彭晓彤(①中国科学院广州地球化学研究所,广州510640;②中国科学院研究生院,北京100049.E-mail:andyj@gig.ac.cn)摘要以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)为实验菌株,对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化过程进行了实验研究.结果表明,在A.ferrooxidans菌作用下3种硫化物的氧化过程具有不同的特征.三者的氧化速率存在差异,即:磁黄铁矿>黄铜矿>黄铁矿.黄铁矿生物氧化过程中pH总体呈下降趋势,而黄
2、铜矿和磁黄铁矿生物氧化过程中溶液pH则呈先上升再下降的趋势.由于黄铁矿反应溶液pH较低,在反应过程中无明显的沉淀作用发生,而黄铜矿和磁黄铁矿氧化过程中产生了元素硫和黄钾铁矾沉淀.黄铁矿的平整表面和溶蚀坑中均有细菌吸附,并且溶蚀坑的形状与细菌外形较相似,可能是吸附于黄铁矿表面的细菌分泌出的有机酸导致其表面的微区溶解所致.在黄铁矿表面未发现生物膜形成,而黄铜矿和磁黄铁矿表面均有生物膜形成.构成生物膜的A.ferrooxidans菌被胞外聚合物质(EPS)包裹,生物膜被沉淀物质所覆盖.实验结果显示了黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿具有不同的生物氧化过程,造成这种差异的主要原因可能是矿物自身性质
3、以及反应溶液pH的影响.关键词氧化亚铁硫杆菌黄铁矿黄铜矿磁黄铁矿生物氧化3+微生物与矿物的相互作用机制是地质微生物学Fe离子浓度及pH和Eh值基本维持不变的情况下,3+研究领域的热点问题之一,涉及微生物活动对矿物发现闪锌矿和黄铁矿Fe氧化体系中加入A.fer-风化的促进作用和微生物对矿物形成的控制作用等rooxidans菌对氧化速率没有明显影响,因此认为细[1]菌对硫化物的直接作用机制是不存在的,细菌的作多方面的内容.在微生物与硫化物相互作用研究中广为选用的细菌包括硫氧化细菌(如用仅在于提高矿物表面微环境的pH,而不是直接参[15]Acidithiobacillusthiooxi
4、dans、Thiobacilluscaldu)和铁与硫化物的氧化过程.Lilova等人认为由于细菌对2+氧化细菌两类(如Leptospirillumferrooxidans,Ferro-能量的利用具有选择性,在溶液中存在硫化物和Feplasmaacidarmanus)[2,3],其中氧化亚铁硫杆菌的情况下两者是相互竞争的关系,细菌将优先利用2+Fe2+作为能量,要判断直接作用是否存在首先必须排(Acidihiobacillusferrooxidans)既能氧化Fe,又能氧[13,14]化元素硫,H[4],HS[5]以及其他无机成分获得能量[6],除溶液中铁离子的干扰.而在Fowl
5、er等人的研究222+因此备受研究者的重视.中,硫化物生物氧化体系中始终保持了1.0g/L的Fe,前人考虑了矿物比表面积、晶体性质、温度、pH、因此是否存在直接作用仍无定论.除了溶液化学的溶解氧、细菌代谢速度以及细菌在矿物表面的吸附等研究,反应前后矿物表面的分析能够为反应界面的[16]因素,证实了微生物对硫化物的间接氧化作用,发现化学变化提供重要信息,目前国内关于氧化亚铁了氧化速率与溶解氧含量、Fe3+浓度以及细菌在矿物硫杆菌在硫化物表面的吸附以及矿物表面形态变化[17]表面的吸附量之间的正相关关系[7~10],并且建立了等方面的研究已经开始受到关注,如Lu等人通过有关速率方程.
6、虽然相关研究已经取得了很大进展,对黄铁矿氧化前后表面形态变化的研究认为直接作但细菌在硫化物氧化过程中的作用机制仍然不明确,用可能在黄铁矿的生物氧化过程发挥了重要作用.特别是在细菌对硫化物的直接氧化作用方面至今仍本文在前人研究工作基础上,运用现代生物学的微存在争论[11,12].Fowler等人[13,14]在控制实验溶液Fe2+,观研究方法(DAPI染色荧光立体显微观察)以及表面2007-01-23收稿,2007-06-06接受国家重点基础研究发展计划项目(编号:G200007850)、国家自然科学基金(批准号:40403004,40473032)、国家自然科学重点基金(批准号:
7、40473032)和中国科学院知识创新工程重要方向项目(编号:KZCX3-SW-223)资助1802www.scichina.com论文第52卷第15期2007年8月[18]形态与微区化学分析方法(扫描电子显微镜、透射电矿坑水中分离培养的菌株,培养基为9K液体培养[19]子显微镜和能谱),对黄铁矿、黄铜矿以及磁黄铁矿生基[(NH4)2SO43g/L,KCl0.1g/L,K2HPO40.5g/L,物氧化过程进行了系统的研究,为硫化物生物氧化MgSO4·7H2O0.5g/L,Ca(N
