Alicyclobacillus spp.应用于黄铜矿生物浸出的研究

【摘要】黄铜矿是自然界中最主要的也是最难进行生物浸出的一类铜矿物。脂环酸芽孢杆菌属(Alicyclobacillus)细菌是一类分布于地热等酸热环境中的嗜酸嗜热细菌,有关该属细菌在生物冶金中的研究较少。本实验室从德兴铜矿的废矿堆中分离得到3种Alicyclobacillus属细菌,分别为菌株A、菌株B和菌株AP-AC。本文探索了这3种Alicyclobacillus属细菌的生理生化特性,并进一步开展了这3种细菌与典型中等嗜酸嗜热浸矿菌浸出黄铜矿的研究。对3种Alicyclobacillus属细菌进行了与浸矿相关的部分生理生化特性的研究。结果表明：3种Alicyclobacillus细菌均呈短杆状,革兰氏染色反应呈阳性；3种Alicyclobacillus菌具有广泛的底物利用特性,均可以利用酵母提取物、胰蛋白胨和葡萄糖等有机物进行化能异养生长以及利用Fe2+和元素硫等无机物进行化能自养生长；菌株A、菌株B和菌株AP-AC分别经过120小时、110小时、90小时将亚铁浓度为50mM的培养基中的Fe2+氧化完毕；在厌氧以及微氧条件下,3种细菌均可以还原Fe3+以及黄钾铁矾中的Fe(III),经过12天的培养,高铁浓度为30mM的Fe2(SO4)3溶液中约有10%的Fe3+被还原为Fe2+；在厌氧和微氧条件下,3种Alicyclobacillus属细菌均可将元素硫还原为H2S。分析了上述3种Alicyclobacillus细菌与典型浸矿菌浸出黄铜矿过程中的微生物群落结构及其动态变化。利用16SrDNA克隆文库技术分析了黄铜矿生物浸出前的初始微生物群落结构。结果表明,经过黄铜矿驯化后的混合微生物种群主要包括Acidithiobacilluscaldus、Leptospirillumferriphilum、Sulfobacillusthermosulfidooxidans、Ferroplasmacupricumulans。利用Real-timePCR技术监测并分析了黄铜矿生物浸出过程中微生物群落结构的动态变化。结果表明在黄铜矿的浸出过程中,在浸出前期,S.thermosulfidooxidans是优势种群,在中后期,At.caldus和L.ferriphilum一直占较大比例,F.cupricumulans在浸出后期也有相当的数量。在接种Alicyclobacillusspp.的浸出体系中,Alicyclobacillusspp.在前期具有一定的数量比例,但随着浸出的进行,Alicyclobacillus数量逐渐减少,直至消失,由此推测浸出体系的环境变得越来越不利于Alicyclobacillusspp.的生存。Alicyclobacillusspp.对其它微生物的数量比例有一定的影响,具体表现为Alicyclobacillusspp可以促进At.caldus和L.ferriphilum的生长,抑制S.thermosulfidooxidans的生长。开展了上述3种Alicyclobacillus属细菌与典型浸矿菌以及二者的混合体系浸出黄铜矿的比较研究,分析了在黄铜矿浸出过程中浸出液的pH值、氧化还原电位以及浸出液中铁离子和铜离子浓度的变化,浸出结束后对黄铜矿浸渣进行了扫描电镜微区分析(SEM-EDS)以及X-射线衍射分析(XRD)。结果表明,Alicyclobacillusspp.在单独浸出黄铜矿时具有较高的分解黄铜矿的能力,浸出30天时,铜的浸出率达到了47.5%,略高于典型浸矿菌群的46.6%,但Alicyclobacillusspp.和典型浸矿菌的混合菌群对黄铜矿的浸出能力相对较弱,铜的浸出率只有40.6%。Alicyclobacillusspp.对黄铜矿浸出过程中黄钾铁矾的生成有显著影响,可以有效抑制黄铜矿生物浸出过程中铁矾的生成。典型浸矿菌组中生成大量的颗粒状黄钾铁矾KFe3(SO4)2(OH)6沉积在黄铜矿表面；向典型浸矿菌群浸出体系中接种Alicyclobacillusspp.后,铁矾的生成量发生显著地降低,铁矾呈颗粒状,成份为水合氢铁矾(K,H3O)Fe3(SO4)2(OH)6;Alicyclobacillusspp.单独浸出黄铜矿时,黄铜矿表面仅仅生成极少量的絮状铁矾沉淀物KFe3(SO4)2(OH)6。
【作者】孟春瑜；
【导师】刘文彦；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，矿物加工工程，2014，硕士
【关键词】脂环酸芽孢杆菌；中等嗜热微生物；黄铜矿；生物浸出；种群动态；

【参考文献】
[1]梁迎迎.中亚地区油气资源投资风险预警体系研究[D].中国地质大学（北京）,会计,2014,硕士.
[2]王湧.浅论商业冲击下的热贡艺术[D].西安美术学院,美术学,2014,硕士.
[3]杜旭.对完善农村信用工程建设的对策分析[D].华中师范大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[4]本报记者李波.碳纳米管接连实现重大突破[N].中国证券报,2013-07-19A14.
[5]谢剑锋.六角氮化硼片带隙调制的第一性原理研究[D].湘潭大学,2012.
[6]段栋苗.新课程背景下构建高中化学高效课堂的探索与研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[7]夏志刚.高稳定与高重复电化学扫描隧道显微镜研制[D].中国科学技术大学,2014.
[8]李志朋.无机营养盐添加对海洋细菌利用溶解有机碳的影响[D].厦门大学,海洋生物学,2014,硕士.
[9]张龙飞.锂离子电池正极材料LiMnPO_4的合成及其改性研究[D].苏州大学,2014.
[10]侯冠群.Ni基复合镀层的制备工艺及其性能研究[D].西安科技大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[11]吴晓平.大陆个人信息保护研究现状探讨[J].新闻传播,2014,05:21-22.
[12]陈杉杉,韩丽辉,国宏伟,张建良,杨天钧.基于热平衡的热风炉残热推断模型研究[J].冶金自动化,2011,06:51-54.
[13]吴莹.当代中国城市居民的象征性消费倾向问题研究[D].吉林大学,社会学,2004,硕士.
[14]刘森林.一种基于C++ Builder与Matlab接口的智能过程控制系统设计与实现[D].曲阜师范大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[15]白山岭.牛黄参对HepG2的P53、Bcl-2基因调控及细胞凋亡的影响研究[D].湖北中医药大学,中医临床基础,2014,博士.
[16]向青.后现代主义对传统科技观的消解与重建[D].吉林大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[17]金明玉.小青龙汤方证研究[D].北京中医药大学,中医临床基础,2013,硕士.
[18]孔素萍.《达洛卫夫人》中“房中天使”解读[D].山东大学,英语语言文学,2013,硕士.
[19]王举辉.基于关联规则的数据挖掘技术研究与展望[J].信息技术与信息化,2005,05:43-44.
[20]魏慧明.应用聚丙烯补片修补膝关节囊缺损的可行性研究[D].吉林大学,生物工程,2013,硕士.
[21]黎志华.大学生希望感的发展轨迹、影响因素及其与心理健康的关系[D].中南大学,应用心理学,2013,博士.
[22]姜昆.代孕的法律问题研究[D].首都经济贸易大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[23]邵斌.浙江省居民碘营养水平调查分析报告[D].浙江大学,流行病学与卫生统计（专业学位）,2013,硕士.
[24]王浩宇.《广陵潮》词汇研究[D].河北大学,汉语言文字学,2014,硕士.
[25]刘伟.小学语文课堂教学中学困生干预的个案研究[D].鲁东大学,课程与教学论,2013,硕士.
[26]董溪坤.基于分流原理的高压直流断路器开断能力研究[D].新疆大学,电力系统及其自动化,2013,硕士.
[27]王海梅,朱世顺,周献中.广域网上基于图像数据挖掘系统设计的探讨[J].兵工学报,2003,04:562-564.
[28]许德涛.大学生创新创业教育研究[D].山东大学,学生事务管理与学生发展指导,2013,硕士.
[29]王都.明中叶四明诗人张琦生平与诗文创作研究[D].浙江大学,中国古代文学,2012,硕士.
[30]李雪杰.RNA干扰诱导CD147基因沉默稳定动脉粥样硬化易损斑块的研究[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[31]王震.利用未水洗汽爆玉米秸秆统合生产生物乙醇及甲烷的研究[D].首都师范大学,微生物,2014,硕士.
[32]邢宇杰.医药制造企业社会责任的评价及其对企业绩效的影响研究[D].重庆工商大学,会计学,2014,硕士.
[33]宋笑娜.公共部门女性科技人才发展阻滞的网络化治理[D].华中师范大学,行政管理,2012,硕士.
[34]朱建波.高熵合金的制备及合金元素对组织与性能的影响[D].吉林大学,材料学,2013,硕士.
[35]李兆云.不确定环境下废旧电子产品逆向物流网络优化模型研究[D].北京交通大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]陈海燕.从翻译目的论看金融英语术语和文本的翻译[D].福建师范大学,英语笔译（专业学位）,2012,硕士.
[37]张盼.基于低秩和稀疏表示的人脸识别算法研究[D].燕山大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[38]马瑞,陶俊娜,徐慧明.基于潮流转移因子的电力系统连锁跳闸风险评估[J].电力系统自动化,2008,12:17-21.
[39]刘乾.农村宅基地使用权继承问题研究[D].新疆农业大学,土地资源管理,2012,硕士.
[40]李汶娣.析琵琶曲《草原雄鹰》[D].天津音乐学院,音乐（专业学位）,2014,硕士.
[41]周曰.铈系低温SCR多元催化剂制备及其脱硝性能研究[D].上海电力学院,热能工程,2013,硕士.
[42]张晨晖.智能泊车管理信息系统设计与开发[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[43]黄毅军.南靖县休闲农业发展策略研究[D].福建农林大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[44]马谡炳.价值导向的跨行业并购绩效评价[D].兰州理工大学,会计学,2012,硕士.
[45]程玖兵,王华忠,马在田.带误差补偿的有限差分叠前深度偏移方法[J].石油地球物理勘探,2001,04:408-413+516.
[46]张瑜.孙双金小学语文教学观及其实践研究[D].南京师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[47]马雪英.硅质铁尾矿粉用作混凝土掺合料的应用研究[D].清华大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[48]赵红梅.滇东高原岩溶隧道涌突水灾害风险评价研究[D].成都理工大学,环境地质,2013,硕士.
[49]李书维.便携式转辙机测试仪的设计[D].西北工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[50]金晶,张满成,马艳,周庆,李爱民.磁性固相萃取在环境分析中的应用[J].环境保护科学,2015,01:90-94.