酸性礦水中微生物群落及其在黃鐵礦表面的吸附.pdf

1、在酸性礦水(AMD)微生物中目前研究得最多的是Acidithiobacillusferrooxidans和Leptospirillum ferrooxidans菌，研究認(rèn)為它們是氧化細(xì)菌，能夠催化亞鐵離子的氧化，因此被認(rèn)為能夠決定硫化礦物的溶解速率，從而在AMD的產(chǎn)生過程中扮演著非常重要的角色。為了更好地完善關(guān)于微生物所介導(dǎo)的AMD產(chǎn)生機(jī)制和微生物．礦物界面相互作用機(jī)制的認(rèn)識，本文以此為出發(fā)點，研究了5個酸性礦水樣品中微生物群落組成情況

2、，實驗過程中主要采用了不依賴于培養(yǎng)技術(shù)的可用于環(huán)境樣品的16S rDNA克隆文庫方法．限制性酶切片段長度多態(tài)性分析(RFLP)方法，傳統(tǒng)的分離純化方法，掃描電鏡(SEM)觀察方法以及熒光原位雜交(FISH)方法等等。 樣品SX1，SX2和SX3是采自山西中條山銅礦的不同酸性礦坑水，剩下的酸性礦坑水樣品K1和K2是采自湖北銅山口銅礦不同生物浸出體系的浸出液。系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示5個酸性礦水樣品中的細(xì)菌主要是4大類：Proteoba

3、cteria(γ-proteobacteria, β-proteobacteria, α-proteobacteria and δ-proteobacteria)，Nitrospira(Leptospirillum),Firmicutes和Bacteroidetes．Proteobacteria細(xì)菌如常見的A．ferrooxidans在樣品SX3，K1和K2中都有存在，而在樣品SX1和SX2中卻幾乎沒有；Nitrospira細(xì)菌比如Le

4、ptospirillum ferrooxidans,Leptospirillumferriphilum和Leptospirillum group Ⅲ，在樣品SXl，K1和K2中較多，在樣品SX2和SX3中很少；Firmicutes細(xì)菌只發(fā)現(xiàn)存在于樣品SX3和K1中；Bacteroidetes細(xì)菌更是只在樣品SX3中發(fā)現(xiàn)有少量存在．古細(xì)菌只在來自湖北銅山口的樣品Kl和K2中發(fā)現(xiàn)有存在．Thermoplasma和Ferroplasma屬的古

5、細(xì)菌在兩個樣品中都大量存在。出乎意料的是，在這兩個樣品中Sulfolobales和Methanothermus屬的古細(xì)菌也有少量被檢測到。另外，高濃度的S元素及其他金屬離子比如Fe，Cu，Zn和Ag等似乎是影響微生物群落分布，尤其是一些典型的鐵氧化細(xì)菌(比如Acidithiobacillus ferrooxidans和Leptospirillum屬的菌種)的分布的關(guān)鍵因素。 發(fā)明了一種新的簡單的分離L．ferriphilum菌的

6、方法。一株L．ferriphilum和3株Acidiphilium sp．菌成功地從上述酸性礦水中分離得到。這些結(jié)果能夠進(jìn)一步證明前面RFLP方法所揭示的關(guān)于酸性礦水中微生物群落的結(jié)果，同時也提供了一些新的分離L．ferriphilum和Acidiphilium sp．菌的方法。 關(guān)于微生物在黃鐵礦塊表面的吸附研究主要采用SME觀測方法。經(jīng)過一段較長時間的吸附后(42天)，可以觀察到黃鐵礦塊表面吸附的A．f菌會自身成核吸附大量鐵

7、礬沉淀，而Leptospirillum菌表面光滑，且易于聚集成團(tuán)并在黃鐵礦塊表面形成一層生物膜。推測在生物浸出后期，A．f菌表面包裹的一層鐵礬沉淀可能降低其氧化黃鐵礦的速率，而Leptospirillum菌的表面一直是光滑的，在生物浸出的整個過程中它們都可能是氧化菌，尤其是到了生物浸出的后期，它們很可能成為了最主要的氧化細(xì)菌。通過FISH的方法檢測到A．f菌在黃鐵礦塊的表面有大量的吸附，這說明A．f菌易于吸附到黃鐵礦塊表面并且是牢固的吸

8、附。少量的Archaea，F(xiàn)erroplasma和Acidiphilium菌也有被檢測到吸附在黃鐵礦塊表面。而Leptospirillum菌形成的厚厚的生物膜很可能使得Leptospirillum菌細(xì)胞的通透性大大下降，從而降低了探針LF655與Leptospirillum菌的雜交效率．這些結(jié)果證明了前面RFLP方法所揭示的關(guān)于酸性礦水中微生物群落的部分結(jié)果，同時也揭示了并不是只有A．f或者L．f與黃鐵礦塊單獨起作用，其它一些微生物如A