论文摘要
生物冶金技术是一种从矿物中提取金属的方法,特别适于处理贫矿和废矿,并具有成本低、投入小、能耗低、环境污染小等突出优点。在本文研究中,一株极端嗜酸中等嗜热的氧化亚铁古菌得到分离纯化,并鉴定为Ferroplasma属的一个新种。为了研究该古菌在硫化矿浸出中的作用,从古菌的生理生化特性出发,研究了喜温硫杆菌杆菌（Acidithiobacillus caldus）、嗜铁钩端螺旋菌（Leptospirillumferriphilum）、嗜酸硫化杆菌（Sulfobacillus acidophilus）与该古菌的不同组合对黄铜矿的浸出,同时考察了浸出过程中pH、亚铁离子浓度、三价铁离子浓度和铜离子浓度等参数的变化,并应用Real-timePCR技术考察了微生物种群的变化,讨论了以上各菌株浸出黄铜矿的机理。从浸矿反应器的浸出液中分离得到一株氧化亚铁古菌L1。对菌株L1进行了形态、生理生化特性研究。球状,不可运动,没有细胞壁,菌体直径大小0.4～1.0μm。最适生长温度在45℃左右,最适初始生长pH为1.0,代时约为6.65 h。可在硫酸亚铁和酵母粉同时存在的条件下兼性营养型生长,但是在只有硫酸亚铁或酵母粉的情况下该菌株不能生长。该菌株不能利用蛋白胨、葡萄糖、乳糖和半乳糖等有机物以及硫磺、硫代硫酸钠等还原态的硫进行生长。菌株L1基因组DNA G+C含量为34.1mol%。基于16S rRNA序列同源性构建了系统发育树,结果表明此株菌是属于Ferroplasma属的古菌,与F.cupricumulans BH2T具有99.0%的序列相似性。菌株L1与F.cupricumulans BH2T的分子杂交相似度为46.3%。基于以上实验结果表明菌株L1应代表Ferroplasma属的一个新种,命名为F.thermophilum L1（CCTCC AB207143T）。利用喜温硫杆菌杆菌、嗜铁钩端螺旋菌、嗜酸硫化杆菌和菌株L1四种菌的不同组合进行黄铜矿摇瓶浸出实验。化能自养和化能兼性生长的中等嗜热菌同时存在能有效促进黄铜矿的浸出速率和浸出效率。具有不同生理特性（包括铁硫转换和有机物与无机物的利用）的菌株之间的相互作用有利于促进黄铜矿的浸出。在含有嗜铁钩端螺旋菌的浸出体系中,黄铜矿浸出速率在浸出15-20天后开始下降,这与浸出过程中在矿物表面形成的黄钾铁矾钝化膜有关。各浸矿体系矿渣的X-衍射分析表明Fe3+浓度较低的浸矿液中没有黄钾铁矾的形成,相对于pH,Fe3+的浓度可能是黄钾铁矾形成的更重要原因。利用实时荧光定量PCR技术对浸矿微生物种群的分析表明,在浸矿初期喜温硫杆菌杆菌和嗜铁钩端螺旋菌占较大的比例,但是到了浸矿后期嗜铁钩端螺旋菌在种群中的比例明显降低。F.thermophilum在浸矿前期占据很少的数量,而到浸矿后期在种群中占据较大比例。嗜酸硫化杆菌在种群中的比例没有太大变化。实验结果也是与它们的生理生化特性相适应的。