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嗜酸菌与黄铁矿作用的实验研究

王朝华  
【摘要】:黄铁矿是自然界中最常见的一种金属硫化物矿物,其氧化分解会造成重金属元素的释放以及酸的形成,尤其是酸性矿山排水(AMD)的形成会造成严重的环境污染。但是,微生物促进矿物分解的机理仍存在很大的争论。本文在回顾近年来微生物-矿物相互作用领域研究进展的基础上,选择分离自酸性矿山排水的三株细菌,即氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans), NJU-AMDS2以及NJU-T1为研究对象,以扫描电子显微镜、原子力显微镜(AFM)等为观测手段,对细菌进行表面形貌的分析与表面粗糙度的测定,并结合细菌胞外聚合物组分对黄铁矿分解影响的模拟实验,初步探讨细菌胞外聚合物对细菌表面粗糙度的影响,以及细菌表面粗糙度对细菌-微生物作用的影响。实验结果表明,NJU-AMDS2与Acidithiobacillus ferrooxdians两种细菌表面粗糙度不同,A.f在不同生长阶段表面粗糙度也有所变化。EPS组分不同以及含量不同均会造成细菌表面粗糙度的差异。EPS中的部分组分,如葡萄糖醛酸、柠檬酸,可能在微生物-矿物的相互作用过程中起着重要作用。 通过设计四组平行实验,本文实验研究了混合菌对黄铁矿氧化作用的影响。分别模拟单菌NJU-AMDS2、单菌NJU-T1、混菌(NJU-AMDS2与NJU-T1混合)以及无菌条件对黄铁矿氧化分解的影响,以探讨微生物,尤其是铁还原菌与铁氧化菌共同存在的状态,对黄铁矿分解的影响。同时设计对比实验探讨pH值以及溶液Fe2+浓度对以上几种细菌作用下黄铁矿分解过程的影响。实验结果表明,铁还原菌(NJU-T1)在铁的氧化还原过程中起着重要作用,该菌在与铁氧化菌(NJU-AMDS2)共同存在的条件下,可以与铁氧化菌协同作用,以维持流体环境中铁元素的动态平衡。当初始溶液中Fe2+浓度较高时,NJU-AMDS2菌可以直接氧化溶液中的Fe2+提供生命活动所需的能量,并生成Fe3+, Fe3+水解可生成含铁次生产物;当初始溶液Fe2+浓度较低时,NJU-AMDS2需要利用黄铁矿中的铁元素以提


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