温度对嗜酸性硫杆菌活性和生物成因次生铁矿物形成的影响

通过实验室摇瓶试验研究了温度对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidan)氧化亚铁的活性及对生物成因次生铁矿物形成的影响.结果表明,在FeSO4-H2O-A.ferrooxidans休止细胞体系中,低温明显抑制了A.ferrooxidans菌的氧化活性.培养5 d后,10℃和28℃体系中Fe2+氧化率分别为11.81%和100%.当温度从10℃(培养7 d)调至28℃后,Fe2+氧化率在1 d内就迅速上升到95.10%.Fe2+最高氧化速率依次为:10℃(培养7 d)+28℃(2.25 h-1)>28℃(1.42 h-1)>10℃(0.81 h-1).次生铁矿物XRD图谱表明,在9K培养基中,10℃条件下较低的Fe3+供应速率更有利于无定型施威特曼石的形成.而在28℃条件下,施威特曼石优先于黄铁矾生成,且随着时间延长黄铁矾结晶度愈来愈高.通过XRD图谱和SEM微形貌特征判断,28℃下生物合成次生铁矿物主要为施威特曼石和黄钾铁矾的混合物.     

低分子有机酸对硫杆菌活性的抑制作用及对土壤重金属脱除的影响

施用有机肥能够降低污染土壤重金属溶解性和生物可利用性,但在淹水厌氧等环境中,有机肥会分解产生大量低分子有机酸,会抑制嗜酸性硫杆菌的生物活性.通过摇瓶实验研究了低分子有机酸对硫杆菌的毒害抑制效果和不同硫杆菌对各类有机酸的耐受水平.结果表明,纯体系培养下,A.ferrooxidans和A.thiooxidans活性抑制率在72 h内达到90%以上,所需甲、乙、丙、丁酸最低浓度分别为41.2、78.3、43.2、123.4 mg·L~(-1)和81.9、230.4、170.1、123.4 mg·L~(-1).其中,甲酸对A.ferrooxidans和A.thiooxidans的抑制作用最显著,A.thiooxidans相比A.ferrooxidans对4种有机酸具有更高的耐受性.新鲜重金属污染土壤在生物酸化初期(0 h)加入4种有机酸对后续土壤酸化过程影响较小,但12 h后加入有机酸却能使土壤生物酸化基本停止,导致土壤重金属脱除率大幅度下降.这为有机肥改良重金属污染土壤的生物修复可行性提供一定理论依据.     

Bioleaching of cadmium and nickel from synthetic sediments by Acidithiobacillus ferrooxidans

The microbial leaching process was evaluated for the treatment of synthetic sediments contaminated with cadmium and nickel sulfides. A series of batch leaching experiments was conducted to compare metal solubilization in sediment inoculated with Acidithiobacillus ferrooxidans -inoculated sediments to that in sterile control sediment. The rate and extent of metal solubilization were significantly higher in A. ferrooxidans -inoculated reactors than in acidified sterile reactors. The efficiency of cadmium (Cd) solubilization (80) in the bioleaching process was higher than that of nickel (Ni) solubilization (60). The performance of leaching reactors containing only culture supernatants was comparable to that of A. ferrooxidans -inoculated reactors, indicating that indirect non-contact leaching by the products of microbial metabolism is the predominant mechanism for metal solubilization rather than direct microbial sulfide oxidation. Moreover, the similar (60–75%) extents of Cd²⁺ leaching with A. ferrooxidans , cell-free filtrate, and Fe³⁺ suggest that abiotic oxidation of CdS by Fe³⁺ controls the overall leaching rate, and the role of A.␣ferrooxidans is most likely not to oxidize CdS mineral directly but to regenerate Fe³⁺ as an oxidant.     

营养成分对Fe2+生物氧化的影响

在29℃和160 r/min条件下,以广东云浮矿山酸性废水为种源,采用9K培养基,经过富集培养得到氧化亚铁硫杆菌A.f.a。利用分批摇床实验,研究了在A.f.a作用下,溶液初始NH4+-N、PO34--P、Mg2+、Ca2+和Cu2+等基本营养成分对Fe2+生物氧化的影响。结果显示,随着NH4+-N、PO34--P、Ca2+或Cu2+离子浓度增加,Fe2+生物氧化率都先增大后降低,各离子最佳浓度分别为84.8、35.6、2.4和254.5 mg/L;Fe2+生物氧化率随着Mg2+浓度的增加逐渐增大,并趋于稳定,其限制浓度为88.8 mg/L。上述结果可用于控制营养条件促进Fe2+的生物氧化。     

一株氧化亚铁硫杆菌的分离及其浸出废旧线路板中铜的效果

从广东某硫铁矿山酸性废水中分离到一株嗜酸性细菌,经形态观察、生理学和近全长16S rRNA基因分析鉴定为氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.ferrooxidans),命名为Z1。该菌与GenBank中菌株A.ferrooxidansCMS等处在系统发育树的同一分支,16S rRNA基因序列相似度均为99%。菌株Z1生长的最适pH值和温度分别为2.25和30℃,对数生长期处于第18～30小时,Fe2+平均氧化速率达到0.2307 g/(L.h),经驯化后能耐受15 g/L的废旧线路板金属富集体。浸出实验结果表明,在起始pH值为2.25、起始Fe2+浓度为9 g/L、接种量为10%、金属富集体投加量为15 g/L的条件下,菌株Z1能在62 h内浸出废旧线路板中99.3%的铜。与生物浸出效果类似,过滤除菌的滤菌液处理能在86 h内浸出96.0%的铜。而不接种上述细菌的9K培养基无菌浸出对照134 h铜的浸出率仅为61.3%。因此,菌株Z1可作为浸出废旧线路板中有价金属的潜在有效菌株。     

碳纳米管对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性效应及其作用机制

以嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）为实验菌株,探讨不同条件下碳纳米管（CNTs）对其生长的影响,并采用SEM、EDS和FT-IR等手段分析CNTs对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性机制。实验结果表明,CNTs对Acidithiobacillus ferrooxidans生长有抑制作用,并随着CNTs剂量的增加,毒性增大。在CNTs投加量为500 mg/L时,培养40 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.117,低于空白组的0.163。培养温度和培养基的pH对CNTs的细胞毒性效应有较大影响,在菌体生长的适宜条件下（pH 3.0,温度为30℃）,CNTs对菌体的毒性最强。SEM、EDS和FT-IR分析结果显示,CNTs附着在细胞表面,与细胞表面的羟基、氨基等基团相互作用,并可能诱发菌体细胞产生活性氧自由基（ROS）,从而导致细胞死亡。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导的次生铁矿物形成的影响因素分析

酸性矿山废水(AMD)具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重(类)金属的特点,采用生物矿化法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.本研究模拟AMD,考察了初始pH、Fe~(2+)浓度、Fe/Na摩尔比对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)体系中Fe~(2+)氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度Na~+会抑制A.ferrooxidans的氧化能力,当Na~+浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其不影响Fe~(2+)氧化及总Fe沉淀去除效果,表现在160、80、20 mmol·L~(-1)的Fe~(2+)分别在72、48、48 h内被完全氧化,培养至终点时平均总Fe沉淀率分别为20.04%、16.43%、0.99%.此外,在Fe~(2+)浓度为160mmol·L~(-1)体系中,当Fe/Na摩尔比为1.0、2.0时,pH为2.0~2.6时获得次生铁矿物均为纯净施氏矿物.而当Fe/Na摩尔比降至0.5时,次生铁矿物的合成途径开始向黄钠铁矾转移,且其特征衍射峰随着Na~+浓度提高而愈加显著.本研究结果可为生物合成次生铁矿物工艺的优化及其在AMD治理领域的有效应用提供必要的参数支撑.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

1株嗜酸硫杆菌的分离鉴定及其对污染底泥中重金属的去除效果

采用常规细菌分离方法,从河流底泥中筛选到1株细菌FD97,通过序批式摇瓶培养考察了不同温度下(22~40℃)该菌株对污染底泥中Zn、Cu和Cr的去除效果.结果表明,形态学和16S rDNA序列同源性分析鉴定菌株FD97为嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillussp.).在22~40℃条件下,以Acidithiobacillussp.FD97为主要菌株的生物沥浸作用可有效去除污染底泥中Zn、Cu和Cr.沥浸处理16 d,Zn、Cu和Cr的去除率可分别达70%、90%和25%.从底泥pH值变化、SO42-产生以及重金属去除率角度衡量不同温度的底泥沥浸处理效果依次为:34℃28℃≈40℃22℃.控温28℃较适宜今后的实际应用.底泥重金属生物沥浸去除率的大小与底泥pH值变化密切相关,与温度无直接关系.当底泥pH值降至5.0、3.5和2.5时,底泥中Zn、Cu和Cr分别开始溶出,pH值降为2.0,重金属去除率达最大.     

一株高浸磷嗜酸氧化硫硫杆菌的分离与鉴定

从矿山土样中分离到一株嗜酸的浸磷矿细菌HY-01,观察其形态并研究其培养特征.结果显示,该菌株为革兰氏阴性、短杆状运动细菌,菌体长1～2μm,宽0.5～0.7 μm,能在pH 1.5～8.0的范围内生长,最适生长温度为37℃,最适pH为1.5～3.0.该菌株可以KNO3、NH4NO3、(NH4)2CO3、NH4H2PO...