氧化亞鐵硫桿菌LY01分離鑒定及提高其氧化活性機制研究.pdf

1、硫桿菌多分布于酸性礦山廢水環(huán)境中，廣泛應(yīng)用于生物濕法冶金、煤炭生物脫硫及污泥生物淋濾去除重金屬等領(lǐng)域，篩選高效菌株并研究影響其氧化活性的因素及提高其氧化活性的機制具有重要的意義。從貴州省金沙縣某煤礦廢水中分離獲得1株鐵硫氧化細(xì)菌LY01，經(jīng)過對該菌株的形態(tài)特征、理化特征檢測及16SrRNA序列分析，初步鑒定菌株LY01為嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans)。在無機鹽培養(yǎng)液中菌株LY01可以從

2、氧化Fe2+、單質(zhì)硫(S0)及黃鐵礦(FeS2)獲得能量生長，但難以氧化利用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)。對Fe2+的氧化速率最快，反應(yīng)30h即可將44.2g·L-1的FeSO4·7H2O完全氧化，菌體細(xì)胞達到4.2×107個·mL-1;反應(yīng)21d對溶液中10g·L-1含量的S0氧化率達6.7％，反應(yīng)液中SO42-濃度為2001mg·L-1，菌體細(xì)胞達到8.9×107個·mL-1;反應(yīng)20d對溶液中30g·L-1含量的FeS2氧化率達1

3、0％，反應(yīng)液中SO42-濃度達4443mg·L-1，菌體細(xì)胞達到3.4×108個·mL-1。
　　研究重金屬離子(Zn2+、Ni2+、Cu2+)對菌株LY01氧化FeSO4活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LY01對Zn2+和Ni2+有較強的耐受性，最大耐受濃度分別大于20g·L-1、16g·L-1;而對Cu2+的耐受能力較低，耐受濃度低于4g·L-1。菌株LY01對重金屬離子耐受性由大到小依次為Zn2+＞Ni2+＞Cu2+。研究重金屬離子（Z

4、n2+、Cu2+、Ni2+、pb2+、Ag+）對菌株LY01氧化FeS2能力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ag+對菌株LY01氧化FeS2活性的影響隨著濃度的升高而增大，10～100mg·L-1的Zn2+、Ni2+、Cu2+、Ag+對菌株LY01氧化FeS2活性有一定的影響，且Ag+對菌株LY01氧化FeS2活性的抑制作用隨著Ag+濃度的升高而逐漸增強，而10～100mg·L-1Pb2+對菌株LY01氧化FeS2的活性無影響。不同金屬離子對菌株LY

5、01氧化FeS2抑制作用由大到小依次為Cu2+＞Zn2+＞Ni2+＞Ag+＞Pb2+。
　　菌株LY01經(jīng)不同底物(FeSO4、S0、FeS2)馴化后氧化FeS2的活性發(fā)生變化，經(jīng)過FeS2馴化后菌株LY01活性最強，S0馴化菌次之，F(xiàn)eSO4馴化菌最弱。為探究其氧化FeS2活性差異機制，對經(jīng)不同底物馴化后菌體的形態(tài)特征、分泌EPS特性、細(xì)胞組分差異、次生礦物生成量差異以及在黃鐵礦表面吸附差異進行了比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，菌株LY01

6、經(jīng)不同底物馴化后菌體細(xì)胞形態(tài)發(fā)生了變化，菌體分泌EPS的產(chǎn)量存在差異，不同底物馴化下，EPS的分泌量從高到低順序依次為FeS2＞S0＞FeSO4。以FeS2及FeSO4為底物的菌體細(xì)胞產(chǎn)生的EPS中絡(luò)合了較多的Fe3+，F(xiàn)eSO4馴化培養(yǎng)的LY01單位質(zhì)量EPS(以(TOCmg)-1計）絡(luò)合有1.02mgFe3+，F(xiàn)eS2馴化培養(yǎng)的LY01單位質(zhì)量EPS((TOCmg)-1)絡(luò)合達3.89mgFe3+，約為FeSO4馴化細(xì)菌的3.8倍。

7、菌體細(xì)胞經(jīng)紅外掃描結(jié)果顯示，菌株LY01細(xì)胞中主要含有—OH、—NH2、C=O、C—O等活性基團，不同底物馴化后LY01細(xì)胞化學(xué)組成發(fā)生改變，F(xiàn)eS2和S0馴化的細(xì)胞含有較多芳香醚類R—O、脂肪族C—X等基團疏水性基團。采用X射線衍射儀掃描分析菌株LY01氧化FeSO4和FeS2產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，結(jié)果表明，兩種沉淀物均是黃鉀鐵礬和黃銨鐵礬的混合物，但前者以黃銨鐵礬為主，后者以黃鉀鐵礬為主，并且菌株LY01經(jīng)不同底物馴化后次生礦物產(chǎn)量不同，