嗜热硫氧化硫化杆菌一新菌株的分离与鉴定

从云南腾冲酸性热泉富集物中分离到一株适度嗜热喜酸菌YN22．该菌革兰氏染色阳性，直杆状或微弯，长约1．6～2．8μm，直径0．4～0．7μm．该菌能在25～60℃下生长，最适生长温度为53℃；生长pH为1．0～5．0，最适pH为1．5；化能自养型，0．025％（w／V）的酵母提取物对其生长有明显的促进作用，在酵母提取物存在的情况下能快速氧化Fe^2＋，但对S0和还原型硫化物的氧化能力较低．16s rDNA系统发育分析表明，该菌与嗜热硫氧化硫化杆菌（Sulfobacillus thermosulfidooxidans）的16sr DNA序列相似性达99％．YN22基因组DNA的G＋C含量为47．3m01％，与嗜热硫氧化硫化杆菌模式菌株VKMB-1 269非常接近，后者基因组DNA的G＋C含量为47.5mol％．基于形态特征、生理生化特性、系统发育学和G＋C含量的分析结果，YN22应归于硫化杆菌属（Sulfobacillus），为嗜热硫氧化硫化杆菌（Sb．thermosulfidooxidans）的一新菌株．这是国内首次分离，并经多种方法鉴定、确认的嗜热硫氧化硫化杆菌，从而为我国浸矿微生物的基础和应用研究提供了最典型的适度嗜热菌种．

嗜热硫氧化硫化杆菌与喜温嗜酸硫杆菌混合浸出铁闪锌矿研究

采用正交试验,通过考察温度、pH值、喜温嗜酸硫杆菌接种时间和喜温嗜酸硫杆菌接种浓度4个因素,研究硫氧化硫化杆菌与喜温嗜酸硫杆菌混合菌对铁闪锌矿浸出的影响。试验结果表明:氧化硫细菌的加入,有助于消除铁闪锌矿浸出过程中生成的、覆盖在矿物表面的元素硫,使得硫氧化硫化杆菌和喜温嗜酸硫杆菌混合菌浸出铁闪锌矿的效果比单一硫氧化硫化杆菌浸出效果好;混合菌浸出铁闪锌矿时浸出率达到54.2%,而单一硫氧化硫化杆菌浸出时浸出率为46.8%。正交试验结果统计分析表明混合菌浸出铁闪锌矿的最优条件为:pH=1.8、第3 d接种喜温嗜酸硫杆菌和喜温嗜酸硫杆菌接种浓度2.5×106个/mL;其中pH值是影响混合菌浸出铁闪锌矿的主要因素,其次是喜温嗜酸硫杆菌接种浓度及喜温嗜酸硫杆菌接种时间。

中温及嗜热菌对不同成因黄铜矿浸出行为的影响

以斑岩型黄铜矿和矽卡岩型黄铜矿为研究对象,考察了嗜酸氧化亚铁微螺菌(L f)和嗜热硫氧化硫化杆菌(S t)对不同成因黄铜矿浸出行为的影响。结果表明,在2种不同细菌浸出体系中矽卡岩型黄铜矿均表现出比斑岩型黄铜矿浸出率高;S t浸出2种不同成因黄铜矿的效率均比L f的好。通过对不同浸矿时间黄铜矿浸出渣的XRD检测并结合黄铜矿浸出过程反应步骤的分析表明,2种细菌浸出不同成因黄铜矿的机制相同,细菌的代谢途径及反应温度是影响同类成因黄铜矿浸出率和代谢产物差异的主要原因。S t作用下浸出后期黄铜矿表面有黄钾铁矾生成,而L f浸出体系黄铜矿表面主要是S的不断积累。同种浸矿菌种浸出不同成因黄铜矿时,矽卡岩型黄铜矿在浸出第15 d有S生成,斑岩型黄铜矿在S t浸出体系S生成的时间更晚,在L f浸出体系S的生成量则更少,推测矿物性质是引起其差异的主要原因。

基于光谱分析的砷黄铁矿生物浸出过程中铁/砷/硫形态转化研究

基于同步辐射装置的As/S的K边及Fe的L边X射线吸收近边结构光谱(XANES)和X射线衍射(SR-XRD),结合扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)及各项浸出参数的测定,系统研究了(中度嗜热菌、嗜热硫化杆菌)浸出砷黄铁矿过程中铁、砷、硫的形态转化。结果表明,在生物作用下,砷黄铁矿的溶解速率明显高于化学浸出体系,伴随矿物溶解释放到溶液中的砷和铁在生物浸出体系中主要为As(Ⅴ)和Fe3+,而在无菌化学浸出体系则主要为As(Ⅲ)和Fe2+;细菌胞外多聚物(EPS)在细菌与硫化矿物的相互作用过程中起着至关重要的作用, FTIR的结果表明,生物浸出体系中吸附在矿物表面的吸附菌的EPS中蛋白质和多糖的含量均高于游离菌EPS;SEM的结果表明,砷黄铁矿表面在生物浸出过程中逐渐被腐蚀,且有浸出产物覆盖,而化学浸出10 d后,矿物表面依旧比较光滑;SR-XRD的结果表明,元素硫(S0)、黄钾铁矾和砷酸铁在生物浸出第4 d生成,并随时间延长逐渐累积,最终成为浸出渣中的主要成分。Fe的L边XANES结果表明,在细菌作用下矿物表面逐渐被Fe(Ⅲ)浸出产物覆盖;As的K边XANES结果表明,浸出渣中砷的价态包括As(-Ⅰ), As(Ⅲ)和As(Ⅴ),拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、雌黄(As2S3)和砷酸铁在矿渣中所占的比例分别为18.6%, 23.5%和57.9%,化学浸出10 d后,矿渣中除未溶解的砷黄铁矿外,仅有少量砷酸铁(6.2%)形成;S的K边XANES拟合结果表明,经过10 d的生物浸出,砷黄铁矿、 S0、硫代硫酸盐、施氏矿物和黄钾铁矾在矿渣中所占的比例分别为15.3%, 23.7%, 3.5%, 11.3%和46.2%,而在化学浸出10 d后的矿渣中,仅拟合到少量S0(7.8%)。基于上述结果可以得出,铁、砷、硫在砷黄铁矿生物作用下的形态转化过程分别为:Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ), As(-Ⅰ)-As(Ⅲ)-As(Ⅴ), S-→S0→S2O■→SO■。结合溶液中的浸出参数发现,随着S0、黄钾铁矾、砷酸铁和雌黄的大量累积,砷黄铁矿的生物浸出严重受阻。硫代硫酸盐的生成表明砷黄铁矿的溶解途径与黄铁矿相似。