不同营养物质对菌群浸出黄铁矿的影响机制

发布时间：2020-09-27 18:18

　　利用具有铁、硫代谢功能的极端嗜酸微生物对硫化矿的浸出过程称为生物冶金,因具有绿色、环保的优势而受到广泛关注。同时这类微生物对废弃尾矿、矿渣中硫化矿物的浸出作用又是酸性矿水产生的主要原因,引发环境问题。深入研究其代谢特征与机制,可以为重金属酸性水体污染治理和提升生物冶金工艺的应用价值提供帮助。本研究以实验室已有的嗜酸微生物菌群5Biol为研究对象,其主要由自养型硫氧化菌 Acidithiobacillus caldus(A.caldus)和混合营养型铁、硫氧化菌 Sulfobacillus thermotolerans(S.thermotolerans)组成,该菌群可在常温常压下实现黄铁矿的浸出。利用生物黄铁矿浸出液对软锰矿实施浸出时发现,这种生物浸矿液可以在较短时间内完成对矿石中锰元素的浸出,而且低pH、高的氧化还原电势(ORP)和高浓度的Fe(Ⅲ)的环境体系可以提高浸锰效率,因此菌群对黄铁矿的浸出过程是整个反应的关键步骤。为了深入了解其浸矿机制,进一步提升菌群功能,通过添加单质硫和不同浓度的酵母提取物,分别对A.cald 和S.thermotolerans进行强化。结果表明低浓度酵母提取物可以在初期刺激S.thermotolerans的生长,将黄铁矿的浸矿周期缩短了 2天,同时提高浸出液中Fe(Ⅲ)浓度。荧光定量结果显示,低浓度的酵母提取物可以引起S.themotolerans的铁氧化基因sulfocyanin,自养碳代谢基因rubisco和异养碳代谢基因oxoglutarate表达,表明低浓度酵母提取物是通过提高S.thermotolerans的生长代谢和铁氧化能力,从而提高了菌群的浸矿能力。而高浓度酵母提取物会导致浸矿效率的下降,荧光定量的结果表明高浓度酵母提取物会提高S.thermotolerans菌生长,但导致S.thermotolerans在整个浸矿过程中以异养代谢为主,铁氧化基因sulfocyanin的表达水平下调。添加单质硫会增加菌群中A.caldus的比例,加速系统的酸化,但无法提高浸矿效果,说明铁氧化菌S.thermotoleran 的铁氧化代谢是菌群浸出黄铁矿的主要推动力,菌群中的硫氧化菌起到保证S.thermotolerans专一性发挥铁氧化功能以及亚铁离子更加稳定存在的作用。
【学位单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF18
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 我国矿产资源现状
        1.1.1 黄铁矿资源
        1.1.2 黄铁矿应用
    1.2 微生物浸矿研究进展
        1.2.1 浸矿微生物
        1.2.2 硫化矿浸出机理研究
    1.3 浸矿微生物的协同作用
        1.3.1 协同作用类型
        1.3.2 研究浸矿微生物协同作用的方法
    1.4 研究目的及意义
    1.5 研究内容
2 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验所用菌
        2.1.2 实验所用硫化矿
        2.1.3 主要试剂及药品
        2.1.4 主要仪器
        2.1.5 载体及酶
        2.1.6 培养基及主要溶液配制
    2.2 实验方法
        2.2.1 菌群浸矿能力的分析
        2.2.2 菌群群落结构分析
        2.2.3 总RNA的提取
        2.2.4 浸锰实验
        2.2.5 添加不同物质的浸矿实验
        2.2.6 具有生理活性的菌群分析
        2.2.7 RT-qPCR分析功能基因的表达
3 结果与讨论
    3.1 原始5biol菌群功能与结构分析
        3.1.1 菌群浸矿功能的测定
        3.1.2 浸矿菌群群落结构分析
    3.2 浸锰实验
        3.2.1 不同时期的生物黄铁矿浸出液耦合黄铁矿浸出软锰矿
        3.2.2 不同类型黄铁矿对软锰矿浸出的影响
        3.2.3 提高温度对软锰矿浸出效果的影响
    3.3 添加不同物质对菌群浸矿的影响
        3.3.1 对浸出后黄铁矿矿渣成分及含量分析
        3.3.2 对浸矿菌群功能的影响
        3.3.3 总RNA的提取
        3.3.4 对黄铁矿浸出过程中菌群群落结构的影响
    3.4 功能基因表达分析
        3.4.1 功能基因的挖掘
        3.4.2 功能基因的表达
4 结论
5 展望
6 参考文献
7 攻读硕士学位期间发表的论文情况
8 致谢

【相似文献】