不同能源培養(yǎng)的Leptospirillum ferriphilum YSK在黃鐵礦表面的吸附及表面性質(zhì)的研究.pdf

1、嗜鐵鉤端螺旋菌(Leptospirillum ferriphilum)為革蘭氏陰性菌,能夠生長(zhǎng)在極端酸性(pH1.5-1.8)環(huán)境中,只能通過(guò)氧化亞鐵離子獲得能量,是專(zhuān)性好氧微生物。在生物浸出研究中,嗜鐵鉤端螺旋菌被廣泛報(bào)道,而且被認(rèn)為是主要的鐵氧化細(xì)菌。黃鐵礦是分布最廣的硫化礦,常與銅、鉬、金、銀、鈷、鎵等有色、稀貴金屬元素伴生或共生。為了探討細(xì)菌浸出黃鐵礦的機(jī)理,提高工業(yè)實(shí)踐中生物浸礦的效率,本文以不同能源培養(yǎng)的嗜鐵鉤端螺旋菌為研究

2、對(duì)象,考察其生長(zhǎng)特性的變化以及它們對(duì)黃鐵礦的浸出效果;運(yùn)用熒光實(shí)時(shí)定量PCR方法測(cè)定了它們?cè)诓煌瑮l件下在黃鐵礦表面的吸附情況;通過(guò)吸附量、紅外光譜、Zeta電位和接觸角的測(cè)定以及原子力顯微鏡表面表征,考察黃鐵礦與細(xì)菌作用后表面性質(zhì)的變化,為揭示微生物與黃鐵礦的作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
　　 通過(guò)繪制L.ferriphilum YSK在不同能源物質(zhì)(FeSO4·7H2O和黃鐵礦)中的生長(zhǎng)曲線,得知以黃鐵礦為能源生長(zhǎng)的L.ferriph

3、ilum YSK比以亞鐵為能源生長(zhǎng)的細(xì)菌的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)。亞鐵培養(yǎng)的細(xì)菌很快就能進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,代時(shí)為22.1h;而黃鐵礦培養(yǎng)的細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的時(shí)間較長(zhǎng),為12h左右,代時(shí)為33.2h,比以亞鐵為能源培養(yǎng)的細(xì)菌大約長(zhǎng)11個(gè)小時(shí)。黃鐵礦的搖瓶浸出實(shí)驗(yàn)研究表明,黃鐵礦的浸出是一個(gè)產(chǎn)酸的過(guò)程,浸出過(guò)程中pH值呈下降趨勢(shì),而氧化還原電位在浸出初期持續(xù)上升,形成較高的氧化還原電位有利于黃鐵礦的浸出。黃鐵礦培養(yǎng)的L.ferriphilum YSK比

4、以亞鐵為能源生長(zhǎng)的細(xì)菌能先適應(yīng)浸出體系的環(huán)境,浸出效果也較之好很多。浸出后期,溶液中積累了較高濃度的Fe3+,生成黃鉀鐵礬阻礙了黃鐵礦的溶解,礦漿電位呈下降趨勢(shì),導(dǎo)致浸出速率減緩。
　　 應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR研究不同能源培養(yǎng)的浸礦細(xì)菌L.Ferriphilum YSK在黃鐵礦上的吸附行為被證明是可行的,研究結(jié)果表明不同能源培養(yǎng)的L.ferriphilum YSK在黃鐵礦表面發(fā)生了明顯的吸附現(xiàn)象,30分鐘到40分鐘之間兩者都達(dá)到

5、吸附平衡,但黃鐵礦培養(yǎng)的L.ferrilum YSK在黃鐵礦表面的吸附量比可溶性亞鐵離子培養(yǎng)的高。在吸附過(guò)程中,細(xì)菌的表面性質(zhì)起了至關(guān)重要的作用。溶液pH值的改變使得細(xì)菌的表面性質(zhì)發(fā)生了變化,從而影響細(xì)菌在礦物表面的吸附行為,因此pH值被認(rèn)為是影響浸礦細(xì)菌L.ferriphilumYSK在黃鐵礦表面吸附的較為關(guān)鍵的因素,酸性條件下吸附量較高;而溫度對(duì)浸礦細(xì)菌L.ferrphilum YSK在黃鐵礦表面上的吸附行為有一定影響,在最佳生長(zhǎng)溫

6、度時(shí)吸附量最高。
　　 對(duì)細(xì)菌和礦物的表面性質(zhì)的研究表明,不同基質(zhì)生長(zhǎng)的L.Ferriphilum YSK表面性質(zhì)發(fā)生了一定的變化,黃鐵礦培養(yǎng)的細(xì)菌比亞鐵培養(yǎng)的細(xì)菌的接觸角大,疏水性強(qiáng),但是它們對(duì)黃鐵礦表面性質(zhì)的影響規(guī)律相似。透射電鏡對(duì)浸礦細(xì)菌表面蛋白質(zhì)的觀察表明,固體基質(zhì)(黃鐵礦)中生長(zhǎng)的細(xì)菌表面的蛋白質(zhì)要比在可溶性亞鐵離子中生長(zhǎng)的細(xì)菌多,這也是導(dǎo)致固體基質(zhì)培養(yǎng)的細(xì)菌疏水性更大的原因。細(xì)菌的吸附使黃鐵礦的等電點(diǎn)朝細(xì)菌的等電點(diǎn)方