Ferrobacillus sulfooxidans 氧化亚铁离子活力的影响因素
重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响
第23卷 第3期2004年8月铀 矿 冶U RAN IUM M IN IN G AND M ETALL U R GY Vol 123 No 13Aug 12004收稿日期:20030710作者简介:刘 清(1979—),女,湖南衡阳人,南华大学在读硕士研究生。
重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响刘 清, 徐伟昌, 张 宇(南华大学建筑工程与资源环境学院,湖南衡阳421001)摘要:详细介绍了研究重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性影响的试验方法,并逐一阐述了Fe 2+、Mg 2+、Cu 2+、Ni 2+、Ag +等重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响及影响机理。
关键词:重金属离子;氧化亚铁硫杆菌;影响中图分类号:Q 9391145 文献标识码:A 文章编号:10008063(2004)03015503引言氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans )是处理含硫矿石的工业菌种,现被广泛地应用于浸矿、有用金属的回收、煤的脱硫及含硫废水的处理,是在资源微生物处理工艺中应用最多、适应性最强的一种细菌。
该菌属化能自养菌种,专性好氧,嗜酸性,广泛地生活在金属硫化矿和煤矿的酸性坑水中。
氧化亚铁硫杆菌以CO 2为碳源,在酸性条件下利用Fe 2+、S 以及其它还原态化合物来获得生命过程中的能量,其代谢反应为:Fe 2++H ++14O 2Fe 3++12H 2O ,S +32O 2+H 2O 2H ++SO 42-。
随着氧化亚铁硫杆菌越来越广泛的应用,人们对其生长特性的研究也越来越关注。
研究重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响主要集中在3类重金属离子上:1)氧化亚铁硫杆菌生长所需的营养金属离子,如Fe 2+、Mg 2+等。
这类金属离子是氧化亚铁硫杆菌培养基的组成部分,是细菌生长所必需的能源或元素。
在培养基中其浓度并非越高越好,只有在某个浓度条件下氧化亚铁硫杆菌的活性最高。
因此,研究这类重金属离子对氧化亚铁硫杆菌活性的影响可确定氧化亚铁硫杆菌的最佳生长条件及浸出条件,使细菌处于最佳生长状况,从而增强细菌的作用。
氧化亚铁硫杆菌的活性测定及对煤矸石的脱硫效果研究
氧化亚铁硫杆菌的活性测定及对煤矸石的脱硫效果研究氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）能够有效脱除煤系固废中的硫,达到变废为宝的目的,而细菌活性的高低直接影响着脱硫效果。
为了测定氧化亚铁硫杆菌活性并研究细菌活性与脱硫效果的关系,利用9K液体培养基和改良后的9K固体培养基从山西省阳泉地区酸性矿坑水中分离出三种纯净的菌株YQ-01、YQ-02、YQ-03,通过光学显微镜和扫描电镜观察其形态结构,通过革兰氏染色法对其进行鉴定,利用化学发光法和重铬酸钾滴定法测定菌株活性,利用已知活性的氧化亚铁硫杆菌对煤矸石进行脱硫实验,检测浸出液中的SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>浓度并在结束后通过测定反应前后的S含量来计算脱硫率,研究脱硫率与细菌活性之间的关系。
结果表明:（1）从阳泉三采样点取回的水样中分离纯化出的三种细菌YQ-01、YQ-02、YQ-03两端钝圆,长度约为1-2?m,宽度为0.5-0.8?m,属革兰氏阴性菌且为化能自养菌,均属于氧化亚铁硫杆菌;（2）化学发光强度到达峰值的时间与Fe<sup>2+</sup>浓度呈线性相关,Fe<sup>2+</sup>浓度越高,到达峰值的时间越长,可以用发光强度到达峰值的时间来计算Fe<sup>2+</sup>浓度;重铬酸钾滴定结果与化学发光测定结果一致,配对t检验无显著差异,两方法加标回收回收率均为95%<sup>1</sup>05%,相对偏差RSD<3.3%,三种菌株亚铁氧化活性:YQ-02>YQ-01>YQ-03;（3）煤矸石脱硫实验中接种YQ-01、YQ-02、YQ-03菌的实验组17d全硫脱除率分别为52.89%、59.45%、47.21%,未接种细菌的对照组全硫脱除率为15.61%。
矿物微生物浸出12
第12章矿物微生物浸出12. 1 概述中国是世界上最早采用微生物湿法冶金技术的国家。
早在公元前2世纪，就记载了用铁自硫酸铜溶液中臵换铜的化学作用，而堆浸和筑堆浸出在当时已成为生产铜的普通做法。
到了唐朝末年或五代时期，出现了从含硫酸铜矿坑水中提取铜的生产方法，称为“胆水浸铜”法。
到北宋时期，该方法已成为铜的重要生产手段之一。
当时有十一处矿场用这种方法生产铜，产量达百万斤，占全国总产量的15%～25%。
在欧洲，有记载的最早涉及细菌采矿活动是1670年在西班牙的里奥廷托（Rio Tinto）矿，人们利用酸性矿坑水浸出含铜黄铁矿中的铜。
然而，在所有这些早期的溶浸采矿活动中，人们对浸出液中存在微生物且发挥着重要的浸矿作用却一无所知，只是不自觉地利用了它们。
1947年柯尔默（Colmer）和亨科尔（Hinkle）首次从酸性矿坑水中分离出一种微生物－氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans），并对其生理特性进行了鉴定。
其后坦波尔（Temple）、莱顿（Leathen）等对这种自养菌的生理生态进行了详细研究。
发现这种微生物能将矿物中硫化物组分氧化生成硫酸，并能将二价铁离子氧化为三价铁离子。
这些研究成果对促进微生物湿法冶金的发展具有重要意义。
正是由于揭示了氧化亚铁硫杆菌这种生理特性，50年代掀起了生物湿法冶金研究的高潮。
1954年布莱涅（Buyner）等人从废铜矿堆的流出水中分离出该种细菌。
在实验室用此菌对多种铜硫化矿进行浸出试验，证明该菌可以氧化大多数硫化矿。
1958年美国肯尼柯特（Kennecott）铜矿公司的尤他（Utah）矿，首先利用该菌渗滤浸出硫化铜矿获得成功，并取得这项技术的专利。
从此细菌浸出的研究和应用开始受到各国重视，许多国家相继开展了由贫矿、废矿及表外矿石细菌浸出回收铜和铀的研究工作。
从20世纪60年代起细菌浸出铜和铀的技术用于工业生产。
近20年来，细菌冶金已成为湿法冶金领域的热门研究课题。
氧化亚铁硫杆菌的研究概况
果基本一致 (表 1) 。
表 1 氧化亚铁硫杆菌的生理生化特征Leabharlann 鉴定项目生理生化特征
肉汤培养 电泳 半固体穿刺
无菌落生成 pH < 2. 4 荷负电 pH > 3 荷正电 能运动
革兰氏染色
阴性
氧化酶
阳性
过氧化氢酶
阳性
葡萄糖氧化产酸 葡萄糖发酵产酸产气
阳性 阴性不产酸 、不产气
3 氧化亚铁硫杆菌的分离纯化
最近研究表明通过加富污?中内源的氧化亚铁硫杆菌并导入外源无机铁对重金属污染的污?进?生物?滤能有效去除重金属且污?脱水后可制成含铁?高达68的生物有机态铁肥可作为石灰性土壤缺铁的矫治剂11砷载体pdr416和pdr420可以转化氧化亚铁硫杆菌及质粒上的cm抗性基因可以在氧化亚铁硫杆菌中表达的专利并声称该工程菌可用于含砷金矿的脱砷
要利用基因工程手段有目的地改造氧化 亚铁硫杆菌 ,就必须建立起可将外源基因引 入氧化亚铁硫杆菌的遗传信息转移系统 ,即 构建既能在大肠杆菌中复制又能在氧化亚铁 硫杆菌中复制的穿梭载体 。 1984 年 , Raw l2 ings[ 7 ]等人 将来 自 氧 化 亚 铁 硫 杆 菌 的 质 粒 pTF - FC2与质粒 pBR322重组 ,成功地构建 出 pDR401和 pDR412 等即具有大肠杆菌与 氧化亚铁硫杆菌的复制原点 ,又有选择性标 记和多个单一酶切点的基因工程载体 。在氧 化亚铁硫杆菌基因转化系统的研究中 , Raw l2 ings等获得了关于构建的质粒 pDR401 及抗 砷载体 pDR416和 pDR420 可以转化氧化亚 铁硫杆菌及质粒上的 Cm 抗性基因可以在氧 化亚铁硫杆菌中表达的专利 ,并声称该工程 菌可用于含砷金矿的脱砷 。1993年 ,我国的 彭基斌等 [ 8 ]用质粒 pJR215 作为氧化亚铁硫 杆菌基因工程载体 ,将带有 Tra基因的大肠 杆菌 IncP质粒转移到氧化亚铁硫杆菌 ,成功 地构建了具有抗卡那霉素 、抗链霉素和抗砷 基因的工程菌 。随着基因工程的发展 , Harri2 son等 [ 9 ]利用抗不同温度的 DNA 片段 ,培养 出 ATCC19859 和 ATCC23270 等 基 因 工 程 菌 ,使氧化亚铁硫杆菌在较宽的温度范围实 现良好的应用效果 。
氧化亚铁硫杆菌
氧化亚铁硫杆菌自从1947年Temple和Colmer发现并命名氧化亚铁硫杆菌以来，它已经成为生物浸出的主要菌种之一。
作为浸矿的主要菌种，它最初应用于低品味铜矿、铀矿的生产，后来发展应用于金、锌、钴、等多种金属的浸出。
随着氧化亚铁硫杆菌在冶金生产中应用的日益广泛，人们注意到它在环境保护方面及一些科研领域同样有着良好的应用前景，其研究越来越受到广泛重视。
氧化亚铁硫杆菌（Thiobacilluferroo某idan,T.f）属微生物中原核生物界、化能营养原核生物门、细菌纲、硫化细菌科、硫杆菌属。
广泛存在于土壤、海水、淡水、垃圾、硫磺泉和沉积硫内，尤以金属硫化矿和煤矿等酸性矿坑水（pH<4）中最为常见。
化能自养，专性好氧，嗜酸，革兰氏阴性，，主要利用利用CO2为碳源，并吸收氮、磷等无机营养来合成自身细胞。
菌长1.0到数微米，宽约0.5微米，杆状，端生鞭毛，能游动，腺嘌呤（C）+鸟嘌呤（G）的摩尔百分含量为57%~62%，细菌生长周期为6~10天，菌落为黑色，直径0.05mm，菌落周围为分散的铁锈色斑渍区域。
分离的主要步骤是：将采集到的样品先用9K液体培养基富集培养，待培养基的pH值下降到1.0左右后，用梯度稀释法在改进的9K固体培养基涂布，再用平板划线法分离。
第一部分：（NH4）2SO43.0gKCl0.1gK2HPO40.5gMgSO4﹒7H2O0.5gCa（NO3）20.01g蒸馏水700mL第二部分：5mol/LH2SO41.0mLFeSO4﹒7H2O14.7%蒸馏水300mL分离培养基为改进的9K固体培养基，即在每升9K液体培养基加入1.2%的琼脂及0.03%酵母浸粉。
T.ferroo某idan在有氧条件下依靠氧化亚铁、各种还原性硫化物以及氢来获得能量供生命活动需要。
在无氧条件下，能以三价铁或硫为电子受体、氢为电子供体，或以三价铁为电子受体、还原性硫化物为电子供体获得能量生长。
这些现象说明A.ferroo某idan能量代谢途径的多样性和复杂性。
氧化亚铁硫杆菌对亚铁离子的氧化及其动力学研究
第一作者:刘晓燕,女,1980年生,硕士研究生,主要研究方向为环境工程微生物。
*国家自然科学基金资助项目(No.50278059)。
法者无利可图,而且要付出巨额的代价;不仅要给予严厉的行政处罚,而且要使之受到强烈的道德良心的谴责。
市、县两级环境监察机构要增加监察频率,特别是加强夜晚、雨天和节假日的检查,同时聘请当地群众担任环境保护信息员,加强对企业污染物排放的监督。
二是确定重点流域、区域和重点行业,实行重点监管。
同时,根据企业排污情况列出重点污染源控制企业名单,限期完成废水收集系统的完善和污染治理设施的改造、扩建等整治任务,限时完成污染治理设施在线监测(监控)信息系统的安装运行,与环保管理部门联网,实施全天候实时监控。
并明确企业对在线监测(监控)装置的管理维护责任,确保其正常运行。
三是在造纸、印染、化工、电镀等重污染企业开展清洁生产审核。
积极指导企业开展ISO14000环境管理体系认证,创建/绿色企业0。
推广部分先进企业实行/生产全过程控制污染0的成功经验和/废水处理设施与废水回用设施三同时0的做法,大幅度减少水污染物的排放。
推行污染治理设施市场化、专业化运行,提高污染治理水平。
四是依法关闭/小电镀、小印染、小造纸、小化工0和污染严重、不能稳定达标排放污染物的企业。
在农村面源污染整治方面,要结合/千村示范、万村整治0、/清水河道0工程和农业标准化工程,开展农村面源污染整治行动,从垃圾集中收集、清运、无害化处理和畜禽粪便无害化处理、资源化利用,科学施用有机肥和高效低毒农药,发展有机农业等方面入手,减少农村居民生产生活污染物排放对江水的污染。
3.4加快环境保护基础设施建设一要加快城镇污水处理厂和工业园区污水集中处理厂的建设,完善污水收集系统管网,提高污水集中处理率和达标率。
二要加快生活垃圾集中处理设施的建设,积极支持发展垃圾焚烧发电项目。
三要加快建设工业危险固体废物和医疗废物处置中心建设,配套建设危险固体废物填埋场。
亚铁盐被氧化的离子方程式
亚铁盐被氧化的离子方程式大家好，今天我们来聊聊一个化学小知识，那就是“亚铁盐被氧化的离子方程式”。
别一听到化学就打退堂鼓，放心，我会把这个话题讲得轻松有趣，就像和朋友在咖啡馆里闲聊一样。
其实，亚铁盐这个东西在生活中也蛮常见的，比如说，铁在氧气和水的作用下容易生锈，就是个典型的氧化反应。
说到氧化，简直就是化学界的“脱胎换骨”，不过，不是说减肥，而是让元素的化合价变高了！1.1 亚铁盐的基本知识首先，咱们得搞清楚亚铁盐是什么。
亚铁盐其实就是含有亚铁离子（Fe²⁺）的化合物，最常见的莫过于硫酸亚铁（FeSO₄）。
它看上去就是个平常的家伙，但其实它在化学反应中可是个明星角色！很多时候，亚铁盐是用来补铁的，因为咱们的身体可离不开铁元素。
不过，铁在遇到氧气时，往往就会“变脸”，这就是今天要说的氧化反应了。
1.2 氧化反应是什么？说到氧化反应，大家可能会问：“这玩意儿到底是什么？”简单来说，氧化反应就是一个物质失去电子的过程，就像一个人把自己的最爱给了别人，心里可能有点不甘，但就是这么发生了！在这个过程中，亚铁离子（Fe²⁺）会失去电子，变成铁离子（Fe³⁺）。
这个转变的过程就像人生的转折点，一不小心就走上了另一条路。
2. 离子方程式接下来，咱们就来看看亚铁盐被氧化的离子方程式。
其实，这个方程式很简单，大家可以把它想象成一场小小的化学派对。
反应的方程式是：。
Fe^{2+ → Fe^{3+ + e^ 。
这就像是Fe²⁺这个小家伙在派对上决定要变得更酷，结果把一个电子“甩掉”了，变成了Fe³⁺。
这场派对有点悲伤，但又充满了转变的希望。
2.1 反应的影响那么，这个氧化反应有什么影响呢？首先，亚铁盐的氧化过程其实是个很重要的步骤，它在工业、环境科学等方面都扮演着重要角色。
就像一个好的厨师，知道什么时候加盐和调味料才能让菜肴更加美味。
通过氧化反应，咱们可以利用铁的不同化合价，制作出各种各样的材料。
酸性煤矸石山中氧化亚铁硫杆菌的杀菌剂研究现状
酸性煤矸石山中氧化亚铁硫杆菌的杀菌剂研究现状徐晶晶;胡振琪;赵艳玲;位蓓蕾【摘要】氧化亚铁硫杆菌的生物催化加速了煤矸石山的酸化氧化，抑制生物氧化的综合源头污染控制具有重要意义。
对目前国内外氧化亚铁硫杆菌的杀菌剂研究现状进行了综述，在氧化亚铁硫杆菌的特征和催化作用的基础上归纳了考察杀菌剂抑菌效果的重要指标，鉴于在源头控制污染方法中遇到成本高、效率低等问题，提出新型复合杀菌与缓释包膜联合技术在矿山治理中的应用前景，为酸性煤矸石山原位控制应用提供参考。
%The acidthiobacillus ferroxidans would greatly accelerate acidification and oxidation of coal mine wastepiles ,comprehensive sources pollution control has important significance on biological oxidation inhibition .This paper presents a summary of problems in bactericide of acidthiobacillus ferroxidans . Discussed the characteristics and catalysis of acidthiobacillus ferroxidans and summarized the important indicators about the inhibitoryeffect .Finally ,further basic studies on the hyphenated techniques of new compounded bactericide and slow-release wrapped in the source control technology were prospected ,their developing trends is discussed too .It will provide a reference for the acidic coal mine waste piles in source control applications .【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P62-65)【关键词】酸性煤矸石山;氧化亚铁硫杆菌;杀菌剂【作者】徐晶晶;胡振琪;赵艳玲;位蓓蕾【作者单位】中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京100083;中国矿业大学北京土地复垦与生态重建研究所，北京100083【正文语种】中文【中图分类】X-1煤炭开采和加工过程中会产生大量煤矸石，一般占原煤的10%～20%，目前我国工业固体废弃物累积堆存已超过100亿t，但综合利用率只有约30%～40%。
阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响
中国环境科学 2018,38(2)：574~580 China Environmental Science 阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响宋永伟1*,陈婷1,王鹤茹1,杨俊1,曹艳晓1,周立祥2(1.中南财经政法大学环境科学与工程系,湖北武汉430073；2.南京农业大学环境工程系,江苏南京 210095)摘要：酸性矿山废水(AMD)具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重(类)金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl-、NO3-、PO43-3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans)体系中pH值、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A. ferrooxidans氧化Fe2+能力具有抑制作用.A. ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO43-＞NO3-＞Cl-.阴离子浓度在A. ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe2+的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A. ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe3+的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe3+供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.关键词：嗜酸性氧化亚铁硫杆菌；阴离子；生物氧化活性；次生铁矿物中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2018)02-0574-07Effect of anions on the oxidation activity of Acidithiobacillus ferrooxidans and the formation of secondary iron minerals. SONG Yong-wei1*,CHEN Ting1, WANG He-ru1, YANG Jun1, CAO Yan-xiao1,ZHOU Li-xiang2 (1.Department of Environmental Science and Engineering, Zhongnan University of Economics and Law, Wuhan 430073, China；2.Department of Environmental Engineering, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China). China Environmental Science, 2018,38(2)：574~580Abstract：Acid mine drainage (AMD) is characterized typically by high acidity, soluble Fe, sulfate, and toxic metals. Thus, it is of practical significance to promote the transformation of soluble Fe and sulfate into secondary iron hydroxysulfate minerals by biomineralization of A. ferrooxidans, which is helpful in enhancing subsequent lime neutralization efficiency of AMD due to reducing the production of ferric hydroxide and waste gypsum. In the study, we investigated that the influence of three anions (Cl-、NO3-、PO43-) on the pH value, bio-oxidation rate of Fe2+, total Fe deposition efficiency, and phases of secondary iron minerals in simulated AMD containing A. ferrooxidans. The results indicated that a higher concentration of monovalent cations inhibited the biological oxidation of Fe2+. The tolerance ability of A. ferrooxidans to the three anions varied significantly (PO43->NO3->Cl-). In addition, for anion concentrations lower than those tolerated by A. ferrooxidans, Fe2+ oxidation was not affected. However, high concentration of anion can inhibited the hydrolysis and mineralization of Fe3+ indirectly by inhibiting the oxidation activity of A. ferrooxidans, resulting in a decrease in the total Fe precipitation rate and a reduction in the secondary iron minerals production. Influenced by the decrease of Fe3+ supply rate, the synthetic pathway of secondary iron minerals was biased towards the schwertmannite.Key words：A. ferrooxidans；anions；biological oxidation activity；secondary iron minerals酸性矿山废水(AMD)含有大量的Fe、SO42-、及重(类)金属元素[1-2].此类废水不仅会腐蚀井下管道及排水泵等相关设备,亦将严重污染地表水及土地资源[3-5].目前,AMD主要采用石灰(乳)中和法治理[6-8].但石灰需要量较大导致处理成本高,且中和产物Fe(OH)3、Fe(OH)2、CaSO4等易黏附在石灰表面而阻止中和反应继续进行,并导致大量废渣的产生,给环境带来二次污染风险.因收稿日期：2017-06-28基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(21637003);湖北省自然科学基金资助项目(2016CFB289)* 责任作者, 副教授, syw1984888@2期宋永伟等：阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响 575此,探索离子态Fe及重(类)金属元素的环保、高效去除对治理AMD具有重要的环境意义.AMD中存在的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)能够高效催化Fe2+向Fe3+转化,并伴随着Fe3+水解产生施氏矿物、黄铁矾等次生铁矿物[9-12].已经证实,上述矿物对重(类)金属离子有较大的吸附或共沉淀作用,是较为理想的吸附材料[13-19].由上启示,生物成因次生铁矿物不仅可以有效去除Fe离子,还可吸持去除有毒有害元素,从而减轻环境的污染.促使AMD中Fe离子向次生铁矿物转变具有一定的科学研究价值.A.ferrooxidans介导的生物矿化法受微生物活性影响,反应条件较为温和,因此生物成因次生铁矿物形成的因素也很多,如反应时间、反应温度、Fe2+浓度、阳离子种类/浓度、晶种种类等[20-25].次生铁矿物生物合成的实质是Fe2+→Fe3+→Fe8O8(OH)6SO4或MFe3(SO4)2(OH)6的Fe2+氧化和Fe3+水解过程,氧化产物Fe3+作为过渡离子,其供应速率决定了次生铁矿物的合成行为.可见,A.ferrooxidans的Fe2+氧化能力间接制约着次生铁矿物的形成过程,其与A.ferrooxidans活性密切相关.影响A.ferrooxidans活性的因素包括pH 值、温度、O2/CO2浓度、金属离子等[26-31].此外,过量阴离子对A.ferrooxidans氧化活性也具有一定的抑制作用.已有报道称,浓度为10mmol/L的Cl-能显著延缓A.ferrooxidans的生长;NO3-在超过94mmol/L时能导致A.ferrooxidans死亡;当SO42-或PO43-浓度大于300mmol/L时,则完全抑制A.ferrooxidans生长[32-33].上述研究结果比较是基于不同菌株或能源底物而言,但关于阴离子对A.ferrooxidans Fe2+氧化活性及其介导次生铁矿物形成的综合影响鲜见报道.那么,受上述3种阴离子影响后,生物成因次生铁矿物的相对成矿能力(总Fe沉淀率)和次生铁矿物矿相之间的差异问题均还需进一步研究和考证.本研究以去除酸性矿山废水中Fe离子及重(类)金属元素为目的,通过A.ferrooxidans介导的次生铁矿物生物矿化法,研究酸性环境下Cl-、NO3-、PO43-浓度对溶液中Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.研究结果可为促使酸性硫酸盐体系中Fe向次生铁矿物的转变和调控提供必要的理论依据.1材料与方法1.1供试材料改良9K液体培养基:(NH4)2SO43.5g、KCl 0.119g、K2HPO4 0.058g、Ca(NO3)2 4H2O 0.0168g、MgSO4 7H2O 0.583g,蒸馏水1000mL, pH=2.50, 121℃灭菌30min.A.ferrooxidans休止细胞:将A.ferrooxidans 接种在改良9K培养基中,置于28℃、180r/min 摇床(QYC-2102C)中振荡培养,待指数生长阶段后期停止培养(约2~3d).随后将培养液经定性滤纸过滤以除去生成的次生铁矿物,将滤液以10000×g的相对离心力(TGL205,4℃,10min)离心收集菌体,并用pH=1.50的酸水(H2SO4配制)清洗3次,以除去各种杂离子.将这些菌体悬浮于pH=2.50的酸水(H2SO4配制),所得即为A.ferrooxidans浓缩菌液[34].1.2试验设置在系列含有若干去离子水的500mL三角瓶中,按7.84g/L (即140mmol/L)的Fe2+浓度加入FeSO4 7H2O,用1:1的H2SO4调上述所有体系pH 值至2.50,然后分别采用KCl、KNO3、K3PO4作为3种阴离子来源进行调节,设置Cl-、NO3-、PO43-浓度梯度分别为0,25,100,250,500, 750mmol/L.随后接种A.ferrooxidans休止细胞悬浮液,并补充少量去离子水,使体系的有效容积为250mL,A.ferrooxidans密度约为5×107cells/mL.将上述三角瓶置于28℃、180r/min摇床中振荡培养168h.培养过程中,定期取液体样约1mL过0.22µm滤膜(取样前使三角瓶预先静置5min,使次生矿物完全沉降,然后取上清液),测定和计算Fe2+浓度、总Fe沉淀率的变化情况.培养期间采用称重法定时补加因蒸发减少的水分.培养终点时,用中速定性滤纸收集合成的次生矿物,用去离子水清洗2次以去除杂质,60℃烘干后称重并进行矿物相鉴定.不同处理均设置3个重复.1.3测定方法采用pHS-3C精密pH计测定溶液pH值;576 中 国 环 境 科 学 38卷Fe 2+和总Fe 浓度采用邻啡罗啉比色法测定;矿物相采用X 射线衍射仪测定(XRD,Bruker D8),测试工作条件为:管电压40kV ,管电流40mA,扫描区间10°~80°(2θ),步长0.01°,扫描速率6°/min,Cu 靶. 1.4 数据处理与统计分析实验数据采用SPSS(SPSS 21for windows)统计软件进行统计分析,分差分析后采用SNK (Student -Newman -Keuls test)方法进行多重比较. 2 结果2.1 3种阴离子对体系pH 值、Fe 2+的影响p H 值p H 值p H 值图1 不同浓度阴离子处理下体系pH 值的变化情况Fig.1 Change of pH value with different concentrations of Cl -, NO 3-, and PO 43- 本试验使用的A.ferrooxidans 是休止细胞,不含有供细胞生长的营养元素,细胞不会发生增殖,但仍具有较强的生物催化氧化能力.图1~2显示的是当溶液Fe 2+浓度为7.84g/L 时,不同阴离子对酸性硫酸盐体系pH 值和Fe 2+浓度的影响情况.0246810024487296 120 144 168246810时间(h)F e 2+浓度(g /L )0246810F e 2+浓度(g /L )F e 2+浓度(g /L )图2 不同浓度阴离子处理下体系Fe 2+的变化情况 Fig.2 Change of Fe 2+ with different concentrations of Cl -,NO 3-, and PO 43-A. ferrooxidans 氧化Fe 2+成矿包含两步酸效应:一是耗酸的Fe 2+生物氧化过程,二是产酸的Fe 3+水解成矿过程.因此,通过反应体系pH 值的变化趋势即可判断A. ferrooxidans 的氧化能力.由图1知,当初始pH=2.50时,Cl -和NO 3-对体系pH 值基本没有影响,而PO 43-浓度则表现出一定2期宋永伟等：阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响 577的缓冲性能,pH值在0h时出现波动.这可能与PO43-是多元弱酸离子有关,pH=2.50时主要以H3PO4和H2PO4-型体存在.培养至24h时,Cl-≤25、NO3-≤100、PO43-≤100mmol/L范围内,各处理pH 值均上升至2.70左右,并随着培养时间延长开始逐渐下降,说明Fe2+生物氧化(耗酸)和Fe3+水解成矿(产酸)过程能够正常进行,该阴离子浓度水平对A.ferrooxidans的催化氧化活性没有产生抑制作用.相反,低浓度阴离子反而有助于体系pH 值下降,表现在pH值相对下降速度更快和下降程度更低.以NO3-为例,当培养时间分别为96h和168h时,0、25、100mmol/L的NO3-所对应的pH 值分别为2.30、2.24、1.98和1.99、1.85、1.75.从阴离子种类来看,适当浓度PO43-更易加速体系pH值在短时间内下降.同为25mmol/L的Cl-、NO3、PO43-在培养至96h时,溶液pH值分别为2.22、2.24、1.94.当Cl-=100、PO43-=250mmol/L 时,A. ferrooxidans氧化活性受到一定的冲击,但并没有完全失活,后期能够恢复氧化功能,表现为pH值分别在96、120h时出现回升和缓慢下降的趋势.通过阴离子对体系pH值的变化可以判断, A.ferrooxidans对3种阴离子的耐受性依次为PO43->NO3->Cl-.由图2可知,当阴离子浓度在A.ferrooxidans 耐受范围内时,其对Fe2+的生物氧化过程基本没有影响,体系中7.84g/L的Fe2+均在72~96h内被氧化完全,这与pH值变化趋势存在一定差异(图1).根据A.ferrooxidans介导的生物成矿酸效应理论可以推断,低浓度阴离子体系pH值的下降速度主要受Fe3+水解成矿过程影响.从Fe2+氧化速率来看,A.ferrooxidans对能源物质Fe2+的氧化利用主要集中在24~72h,期间Fe2+累积氧化率>80%.在0~24h内,Fe2+氧化率偏低可能与高速离心导致A. ferrooxidans受损有关,使得其缓冲期延长.当Cl-≥250mmol/L、NO3-≥250mmol/L、PO43-≥500mmol/L时,A.ferrooxidans则完全抑制失活,溶液中Fe2+浓度在反应前后基本没有变化.可见,阴离子离子种类及浓度对Fe2+的生物氧化具有重要影响,主要体现在高浓度离子水平对A.ferrooxidans氧化能力的抑制作用.郭勤[35]等研究表明,当Cl-浓度大于85mmol/L,细菌生长就完全受到抑制.张成桂[32]等以单质硫作为底物考察硫杆菌活性时,发现Cl-、NO3-、PO43-对细胞氧化能力完全抑制的临界浓度分别为50、50、300mmol/L.前人结果与本研究相差较大,可能受供试菌株种类不同的影响.相对于Cl-和NO3-, A.ferrooxidans对PO43-具有较强耐受性的原因在于PO43-是细胞内核酸、磷脂及ATP的必需组分,能够参与ATP和ADP的形成,在能量积累和转换及生理代谢等发面扮演重要的角色.2.23种阴离子对体系Fe3+水解成矿的影响10203040506070102030405060时间(h)总Fe沉淀率(%)102030405060总Fe沉淀率(%)总Fe沉淀率(%)图3 不同浓度阴离子处理下体系总Fe的变化情况Fig.3 Change of total Fe with different concentrations ofCl-, NO3-, and PO43-578 中国环境科学 38卷图3描述了总Fe沉淀率随培养时间的变化趋势.其实质是Fe2+氧化和Fe3+水解形成次生铁矿物而从液相转移到固相的过程[36].受 A. ferrooxidans活性影响,反应初期Fe2+氧化速度较慢而减缓Fe3+水解成矿,各处理总Fe沉淀主要集中在24~120h,该时间段内体系具备较大的Fe3+供应速率,使次生铁矿物形成推动力发生改变,在一定程度上促进矿物的加速形成[37-39].适当提高阴离子浓度有利于可溶性Fe的生物成矿去除,各阴离子的贡献能力依次为PO43->NO3->Cl-.以阴离子浓度25mmol/L为例,添加Cl-、NO3-、PO43-体系反应终点的总Fe累积沉淀率分别为43.67%、50.67%、58.04%,与对照处理相比分别提高了7.31%、14.31%、21.68%.然而,由图2可知,低浓度水平的各阴离子对Fe2+生物氧化过程并没有显著影响,即水解成矿所需Fe3+供应速率基本一致.由此可以推断,各体系中总Fe沉淀率存在明显差异并非由阴离子种类或浓度直接决定.结合次生铁矿物合成过程可知,当酸性环境体系中存在一价阳离子时,会参与黄铁矾的合成过程,一价阳离子浓度越高,越有利于反应的正向进行,消耗单位Fe3+所合成纯黄铁矾质量约为纯施氏矿物的1.5倍以上.而本研究中阴离子均以K盐的形式添加,可能改变了次生铁矿物的形成途径,使合成过程更倾向于黄铁矾,从而提高总铁沉淀率(由图5佐证).此外,当阴离子投加浓度相同时,K3PO4中K+浓度为KCl、KNO3的3倍,理论上合成的次生铁矿物量应高得多,而从图4来看,当阴离子浓度为25mmol/L 时,Cl-、NO3-、PO43-收集矿物质量分别为2.98、3.25、3.46g,并非呈倍数递增关系.猜测跟次生铁矿物形成过程的产H+速度有关,持续水解成矿过程以致体系pH值过低可能导致次生铁矿物易于扩散和溶解[40-41].结合图1可以发现,当反应时间在96h时,25mmol/L的PO43-体系pH值就下降至2.0以下,而相同浓度的Cl-、NO3-则需要144h才能达到该酸度水平.刘奋武[42]等在酸性环境下考察过施氏矿物的稳定性,结果表明,施氏矿物在pH=3.0体系中振荡72h后溶解率只有3.34%,而相同时间内pH=2.0体系中的溶解率则高达61.46%.1234575050025010025次生铁矿物质量(g)阴离子浓度(mmol/L)Cl-NO3-PO43-图4 不同浓度阴离子处理下生物成因次生铁矿物质量的变化情况Fig.4 Change of biogenic secondary iron mineral quality with different concentrations of Cl-, NO3-, and PO43-2.33种阴离子对体系次生铁矿物相的影响图5为阴离子浓度在0~100mmol/L时收集次生铁矿物XRD图谱.前已述及,浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,次生铁矿物的合成过程主要受一价阳离子K+浓度的影响,而高浓度阴离子则会通过抑制A.ferrooxidans的Fe2+生物氧化活性,从而间接阻碍Fe3+的水解成矿过程.参考JCPDS晶型黄钾铁矾(No: 22-0827)和非晶型施氏矿物(No: 47-1775)的标准XRD图谱可知[43],图5中对照处理(0mmol/L)为FeSO4- A. ferrooxidans-H2O体系,根据衍射峰位置及相对强度(2θ=35.16°),分析生成矿物为无定型的施氏矿物[44].当阴离子浓度提高至25,100mmol/L时,除Cl-=100mmol/L处理外,FeSO4-A.ferrooxidans- K+-H2O体系获得次生铁矿物均为纯净的黄钾铁矾[45],且随着阴离子浓度提高特征衍射峰愈加明显.Bai等[46]研究结果表明,在Fe2+初始浓度为160mmol/L溶液中,当K+≥16.0mmol/L(即Fe2+/ K+≤10)时形成的次生铁矿物均为单一黄钾铁矾.而本试验中Fe2+/K+分别为5.6、1.9,与前人研究结果基本一致.因100mmol/L浓度Cl-对A. ferrooxidans氧化活性的抑制作用,导致Fe3+供应速度不足,虽然成矾导向离子K+浓度满足条件,但仍不利于反应向合成黄钾铁矾的方向进行,收2期 宋永伟等：阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans 氧化活性及次生铁矿物形成影响 579集的矿物为施氏矿物和黄钾铁矾的混合物.10 20 30 40 506070 80CKPO 43--25mmol/LPO 43--100mmol/LNO 3--25mmol/LNO 3--100 mmol/LCl --25mmol/LCl --100mmol/L2θ(°)图5 生物成因次生铁矿物的XRD 图谱 Fig.5 XRD patterns of biogenic secondary iron minerals3 结论3.1 高浓度阴离子对A.ferrooxidans 氧化Fe 2+能力具有一定的抑制作用.A.ferrooxidans 对阴离子的耐受性依次为PO 43->NO 3->Cl -.3.2 在A.ferrooxidans 耐受范围内时,阴离子对Fe 2+的生物氧化基本没有影响, 140mmol/L 的Fe 2+均在72~96h 内被氧化完全.3.3 高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans 氧化活性,从而间接影响Fe 3+的水解成矿过程,导致体系总Fe 沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.参考文献：[1] Singer P C, Stumm W. 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氧化亚铁硫杆菌的特性及其活性影响因素
３影 响氧 化亚铁 硫杆菌沥滤效率的 因素
３ １底 物类型 和浓 度 ． 硫 酸 亚 铁 、 质硫 、 代 硫 酸 盐 等 常 用 单 硫 的 微 生 物 基 质 中 ， 污 泥 中重 金 属 的 沥 滤 对
效 果依 次 是 ： 酸 亚 铁 ＞单 质 硫 ＞硫 代 硫 酸 硫
２氧化亚铁硫杆菌 中铁和硫氧 化系统
２ １铁氧 化系统 ．
氧 化 亚 铁 硫 杆 菌 能 在 酸 性 较 强 的 环 境 中生 长 ， 方 面 要 维 持 着 细 胞 内 外 如 此 巨 一 大 的跨 膜 质 子 梯 度 ， 一 方 面 必 须 从 氧 化 另 Ｆｅ ｚ中获 得 少量 能 量 而生 长 。 化亚 铁 硫 杆 氧 菌铁 氧 化 系 统 主 要包 括 一 个９ ｋＤ的外 膜 蛋 ２ 白， 个称 为 铁 质兰 素 的小 兰 铜 蛋 白 ， 多 一 许 ｃ ａ 细 胞 色素 及 Ｆ 氧化 酶 等 。 ｅ 和 型 ｅ Ｆ 氧 化 酶定 位 在 周 质空 间 ， 它是 电 子从 Ｆ 开 始传 ｅ 递 链 途 径 中 的 一 个 组 分 ， 一 个 位 于 铁 质 是 兰素 和 各 种 细胞 色素 前 面 的 电 子传 递 体 ＿。 ２ １ ２ ２硫 氧 化系统 ． 相 对铁 氧化 系统 而 言 ， 的氧 化研 究 则 硫 进 展较 慢 ， 目前 仅 从 以亚 铁基 质上 生长 的 氧 化 亚铁 硫 杆 菌 中纯化 到 一 种性 质 独 特 的酶 ， 在 好 氧 条件 下 它 依 反 应 式 （ 。 ， Ｈ， Ｓ ＋Ｏ ＋ Ｏ—
！ Ｑ：Biblioteka 工 业 技 术 ＳＣｉ ｉ ａｎ Ｔｅｃ ｅｒｃｅ ｄ ｈｎｏ ｏ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｌ ｇｙ ｎｎ ｉ Ｈｅｒ ｌ ａｄ
氧 化 亚 铁 硫 杆 菌 的 特 性 及 其 活 性 影 响 因素
氧化亚铁硫杆菌 氧化硫硫杆菌 黄铁矿 协同作用 铀浸出论文
氧化亚铁硫杆菌论文：氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌协同浸出黄铁矿及在铀浸出中的应用【中文摘要】现今,微生物浸矿技术发展迅速。
由于各种浸矿微生物在浸矿行为中所起到的作用不同,菌株混合可以起到优势互补的作用,因此利用混合菌株浸矿成为当今微生物浸矿研究的热点。
氧化亚铁硫杆菌(T.f)一直是浸矿的主导菌,而氧化硫硫杆菌(T.t)在一定条件下对前者的浸矿行为具有促进作用。
另外,黄铁矿是多种矿物的伴生矿,在微生物浸矿的研究中具有重要价值,因此本实验选择黄铁矿作为两菌株混合作用对象。
首先,本文采用无机盐硅酸钠平板分离法自新疆十红滩砂岩型铀矿中分离得到了T.f与T.t,依据《伯杰细菌鉴定手册》(第八版)及相关文献的描述对两菌进行形态以及生理生化鉴定,结果表明两菌符合T.f与T.t的形态描述以及生理生化特征。
其次,通过比较两菌的多种培养基成分得出两菌混合浸矿时的培养基成分,并通过两菌在新培养基中的生长特性与之前相比较确定培养基成分；根据两菌对黄铁矿浸出的相关数据的结果,得出两菌混合浸矿的最佳条件为：初始PH值为2.5、T.f:T.t=5:1、温度为25℃、黄铁矿粒径≤50m,矿浆浓度为5%。
实验结束后利用激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等方法对矿物表面进行分析,分析结果证明氧化硫硫杆菌对氧化亚铁硫杆菌氧化...【英文摘要】Bioleaching technology has developed rapidly today, because different bacteria has different advantagesa,the mixed bacteria may increase the leaching efficiency, so using mixed bacteria to oxidize ores has become one of hot research today. It is well known that Thiobacillus ferrooxidans(T.f) play an important role in mineral bioleaching, and in some conditions Thiobacillus thiooxidans(T.t) was investigated to enhance the bioleaching ability of T.f. Pyrite often coexists with many other minerals and plays a...【关键词】氧化亚铁硫杆菌氧化硫硫杆菌黄铁矿协同作用铀浸出【英文关键词】Thiobacillus ferrooxidans Thiobacillus thiooxidans pyrite synergism uranium leaching【目录】氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌协同浸出黄铁矿及在铀浸出中的应用摘要3-4Abstract4第一章引言9-20 1.1 微生物浸矿9-12 1.1.1 微生物浸矿的概念及其浸出机理9-10 1.1.2 国内外微生物浸矿研究进展10-12 1.2 黄铁矿在微生物浸矿中的行为角色12-14 1.2.1 黄铁矿是重要的载金矿物12 1.2.2 黄铁矿在微生物浸矿中的作用12-14 1.3 浸矿微生物14-16 1.3.1 微生物浸矿的常见菌种14-16 1.3.2 细菌协同浸矿的研究进展16 1.4 影响微生物浸矿的主要因素16-19 1.4.1 菌种16-17 1.4.2 pH值17 1.4.3温度17 1.4.4 矿石本身的特性17-18 1.4.5 矿浆浓度与矿物粒径18 1.4.6 浸矿过程中的次生产物18-19 1.5 本论文研究的主要内容、目的和意义19-20 1.5.1 实验内容19 1.5.2 实验目的19 1.5.3 实验意义19-20第二章 T.f与T.t的分离、鉴定及混合培养的确定20-31 2.1 实验材料与仪器20-21 2.1.1 菌种20 2.1.2 培养基20-21 2.1.3 仪器21 2.2 分析方法21-22 2.2.1 细菌菌数的测定21 2.2.2 pH值测定21 2.2.3 培养液中铁离子的测定21-22 2.3 实验方法22-24 2.3.1 样品的处理22 2.3.2 菌种的富集22-23 2.3.3 菌种的分离与纯化23 2.3.4 菌种的鉴定23 2.3.5 菌种生长曲线及生长特性测定23 2.3.6 混合培养基基本无机盐成分的确定23-24 2.4 结果与讨论24-30 2.4.1 菌种的鉴定结果24-26 2.4.2 氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌的生长曲线与生长特性26-28 2.4.3 混合培养基无机盐成分的确定28-30本章小结30-31第三章 T.f与T.t协同作用对黄铁矿浸出的条件优化31-49 3.1 实验材料与仪器31-32 3.1.1 菌种31-32 3.1.2 培养基32 3.1.3 黄铁矿32 3.1.4 实验仪器32 3.2 分析方法32-34 3.2.1 细菌菌数的测定32 3.2.2 pH值测定32 3.2.3 黄铁矿浸出过程中铁离子的测定32 3.2.4 黄铁矿浸出过程中SO_4~(2-)的测定32-33 3.2.5 矿物表面物质成分的测定33 3.2.6 矿物表面形态的观察33-34 3.3 实验方法34-37 3.3.1 黄铁矿样品的处理34 3.3.2 实验用菌悬液的制备34 3.3.3 浸矿条件优化设计34-37 3.4 结果与讨论37-48 3.4.1 不同菌比例组合在不同PH值条件下的实验结果37-46 3.4.2 温度对黄铁矿浸出的影响46-47 3.4.3矿浆浓度与矿石粒径对黄铁矿浸出的影响47-48本章小结48-49第四章 T.f与T.t协同浸出黄铁矿在铀浸出中的应用49-55 4.1 实验材料与仪器49-50 4.1.1 菌种49 4.1.2 培养基49-50 4.1.3 样品50 4.1.4仪器50 4.2 分析方法50-51 4.2.1 细菌菌数的测定50 4.2.2 pH值测定50 4.2.3 铀浸出过程中铁离子浓度变化的测定50 4.2.4 铀浸出过程中SO_4~(2-)浓度变化的测定50 4.2.5 溶液中铀的测定50-51 4.2.6 铀矿石中其它矿物成分的测定51 4.3 实验方法51 4.3.1 铀矿的处理51 4.3.2 实验用菌悬液的制备51 4.3.3 实验设计51 4.4 结果与讨论51-54 4.4.1 所选铀矿石中含有黄铁矿成分51-52 4.4.2 铀浸出与黄铁矿高效浸出之间的关系52-54本章小结54-55结论与展望55-57 1. 结论55 2. 展望55-57参考文献57-62致谢62。
一株嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的分离及其氧化活性的研究
一株嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的分离及其氧化活性的研究丁海涛岳梅邓呈逊李玉晖彭春莲（合肥学院生物与环境工程系，安徽合肥230601）摘要：本研究从铜陵新桥矿区的高硫矿堆废水中分离一株嗜酸菌S t1，经生理生化特征及16S rDNA分子鉴定，确定其为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌。
该菌株分别在含有FeSO4·7H2O、S0、黄铁矿石颗粒（FeS2）的9K无机盐液体培养基中获得生长所需要的能量。
结果嗜酸菌S t1对Fe2+氧化速率最快，培养到36h时溶液中44.1g·L-1 FeSO4·7H2O有95%被氧化；S0为能量底物的培养体系中，培养到26d时培养液中SO42-浓度达到2.2412mg·mL-1，pH值降至1.18；黄铁矿石颗粒（FeS2）为能量底物的培养体系中，SO42-平均生成速率为1.3602mmol·L-1·d-1，黄铁矿石颗粒氧化速率达到0.068mmol·d-1·g-1。
关键词：嗜酸氧化亚铁硫杆菌；分离；氧化活性中图分类号X172文献标识码A文章编号1007-7731（2014）11-27-04Isolation and Oxidation Activity of a Acidithiobacillus ferrooxidans StrainDing Haitao et al.（Department of Biology and Environment Engineering，Hefei University，Hefei230601，China）Abstract：A strain of Acidithiobacillus ferrooxidans was isolated from the acid mine drainage of Xinqiao Coal Mine，Tongling county.Strain S t1was identified as Acidithiobacillus ferrooxidans by morphological and phylogenetic analysis of its16S rDNA gene sequence.It’s oxidation activity with ferrous ion（Fe2+）、ele⁃mental sulfur（S0）and pyrite（FeS2）as substrates in9K medium was studied.When the A.f strain was cul⁃tured in9K mediun with44.1g·L-1FeSO4·7H2O as the substrates，95%of the FeSO4·7H2O was oxidized in 36h.When the A.f strain was cultured in9K mediun with S0as the substrates，2.2412mg·mL-1SO42-concentration，pH value1.18was observed in26d.When the A.f strain was cultured in9K mediun with FeS2as the substrates，the average rate of SO42-product was1.3602mmol·L-1·d-1，The rate of oxidation of FeS2was0.068mmol·d-1·g-1.Key words：Acidithiobacillus ferrooxidans；Isolation；Oxidation activity嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxi⁃dans，A.f）等矿山酸性废水微生物通过对硫化物矿物的生物氧化作用，加速了酸性矿排水（Acid Mine Drainage，AMD）的形成及重金属元素等有害物质的释放，对矿山周边土壤和水体等生态环境造成严重的酸性水与重金属污染［1-3］。
一种利用亚铁离子活化过硫酸钠降低水体中微生物的方法[发明专利]
![一种利用亚铁离子活化过硫酸钠降低水体中微生物的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ff742cd483c4bb4cf6ecd1c7.png)
专利名称：一种利用亚铁离子活化过硫酸钠降低水体中微生物的方法
专利类型：发明专利
发明人：鲍鹏,李国祥,徐耀阳
申请号：CN201811135272.7
申请日：20180928
公开号：CN109292923A
公开日：
20190201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种利用亚铁离子活化过硫酸钠降低水体中微生物的方法，属于环境保护技术领域。
本发明降低水体中微生物的方法为在水体中同时加入SO和Fe对水体进行处理。
该方法具有成本低、效果好、易实施的优势，所添加的Fe被氧化成Fe后在水体中具有较好的絮凝作用，可进一步提高水质。
申请人：中国科学院宁波城市环境观测研究站
地址：315830 浙江省宁波市北仑区春晓中科路88号
国籍：CN
代理机构：宁波智翔专利代理有限公司
代理人：贺珠平
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亚铁离子强化厌氧微生物污水处理作用的影响研究
摘要铁元素是厌氧生物反应过程中微生物维持新陈代谢和酶活性的关键元素。
亚铁离子、微生物的厌氧协同体系延续了厌氧生物处理工艺的低能耗、处理效果强等优点，同时亚铁离子对厌氧工艺的处理效率有提高作用，对微生物的活性也有促进效果。
因此研究亚铁离子对厌氧处理的影响有很重要的意义。
本文探索研究了亚铁离子和微生物协同作用下强化厌氧生物处理过程。
第一阶段通过实验室内的小试UASB装置处理蔗糖废水，研究进水蔗糖浓度、亚铁离子浓度和水力停留时间对厌氧处理效果的影响，检测反应器在连续运行的过程中出水COD浓度变化，结果表明在一定浓度范围内，外加亚铁离子浓度的增大使COD去除均有促进作用，低进水负荷在水力停留时间短、上升流速快的条件下得到更好的COD去除效果，高进水负荷在水力停留时间长的条件下有更高的COD去除率。
对不同条件下胞外聚合物（EPS）组成进行检测，结果表明蔗糖浓度的增大使EPS中蛋白质含量大幅增大，有利于厌氧体系的稳定；同时亚铁离子浓度增大，使得实验在EPS中检测到更多的辅酶F420，UASB反应器产气能力提高，对污泥颗粒化进程也有较好促进作用。
检测反应器出水中铁元素含量变化同时显微镜观察污泥颗粒化进程影响，结果显示亚铁离子浓度的增大使污泥中累积了更多的铁元素，加速颗粒污泥形成，也强化了厌氧微生物对铁元素的利用程度。
通过响应曲面法设计Box-Behnken模型进一步优化反应器运行参数得出UASB反应器最佳的运行参数为：进水糖浓度2500mg/L、Fe2+浓度13.93mg/L、水力停留时间16.35h。
第二阶段通过间歇实验装置和高通量测序，从水处理微生物学的角度分析了亚铁离子对厌氧生物处理的强化作用和效果。
主要得出如下结论：间歇实验结果表明亚铁离子的投入对发酵液COD的去除有促进作用，除去絮凝的影响，适当的亚铁离子浓度会使厌氧消化反应过程中的关键酶活性增强。
高通量测序结果显示亚铁离子浓度的增大，使厌氧体系中优势种群改变，Clostridium梭菌属取代Longilinea属成为绝对优势菌属，Methanolinea甲烷绳菌属、Methanobacterium甲烷杆菌属、Candidatus Methanoregula属丰度均得到了大幅度的提升，这几种均是产甲烷的关键菌属，这表明亚铁离子浓度的提高强化了UASB反应器的产甲烷能力，这与前面研究展示的辅酶F420含量变化一致。
亚铁离子在细胞代谢中的作用
亚铁离子在细胞代谢中的作用
亚铁离子在细胞代谢中扮演着重要的角色。
首先，亚铁离子是血红蛋白和肌红蛋白的组成部分，这两种蛋白负责运输氧气和储存氧气，因此亚铁离子在细胞呼吸中起着至关重要的作用。
此外，亚铁离子还是多种酶的辅因子，参与细胞内的氧化还原反应，包括线粒体呼吸链中的细胞色素氧化酶和一氧化氮合酶等。
这些酶的活性受到亚铁离子的调节，影响了细胞内能量产生的过程。
另外，亚铁离子还参与了DNA合成和修复过程中的多种酶的活性，如核苷酸还原酶等，这些酶在细胞分裂和生长中起着重要的作用。
此外，亚铁离子还参与了细胞内的氧化应激反应，调节细胞内的氧化还原平衡，保护细胞免受氧化损伤。
总之，亚铁离子在细胞代谢中扮演着至关重要的角色，参与了细胞内的能量产生、DNA合成和修复、氧化应激反应等多个关键生物学过程。
细胞内的亚铁离子水平的平衡对维持正常的细胞功能和生理状态至关重要。
微生物氧化亚铁作用机制的研究
微生物氧化亚铁作用机制的研究随着科学技术的发展，微生物的氧化亚铁作用机制逐渐为人们所了解。
微生物是最小的有机体，虽然微不足道，但它一直是生态学和生物制药领域中不可或缺的一部分。
微生物对土壤的养分循环以及能源循环起着至关重要的作用。
它们也可以用于制备生物防治、食品添加剂和药物等生物制品。
微生物的氧化亚铁作用机制不仅是生态环境的研究方向，也是多种微生物应用领域的研究热点。
氧化亚铁的作用机制也称为铁同化作用，是微生物在饥饿状态下对铁离子进行吸收和利用的过程。
微生物可以通过吸收铁离子来合成铁硫蛋白和其他生物降解相关物质。
铁离子在土壤中的存在量很少，微生物需要使用各种机制来提高对铁的吸收效果。
在铁同化作用中，微生物可以通过氧化亚铁来增强吸收能力。
氧化亚铁是铁的一种氧化态，它与铁离子结合的能力要强于铁离子。
微生物可以通过氧化亚铁来让铁离子变为更容易吸收的形式。
将铁离子氧化为氧化亚铁的微生物称为铁氧化细菌，这些微生物需要使用氧化亚铁来作为生物降解的能量来源。
铁氧化细菌广泛存在于自然环境中，特别是在缺氧环境中，比如深海中和腐烂的有机物质中，它们对生态系统的维持甚至对地球的历史进程都起到了举足轻重的作用。
微生物的氧化亚铁作用机制对氧化铁还原反应、生物腐蚀和地下水环境等方面都有着极为重要的影响。
微生物的氧化亚铁作用机制具有一定的复杂性，需要对其受体、途径和调节等进行深入研究。
微生物的氧化亚铁作用机制主要包含铁结合蛋白、铁内吞和回收以及微生物内在铁代谢等三个方面。
铁结合蛋白是微生物内部氧化亚铁的主要还原酶，它通过与铁离子结合来实现铁的吸收和利用。
铁结合蛋白能够在缺氧状态下形成，pH值在酸性至弱碱性之间，温度在20至45摄氏度之间时有活性。
铁结合蛋白的构成包括四个不同的亚单位，其中包括一个铁结合蛋白亚单位、一个核心亚单位、一个附属亚单位和一个复合亚单位。
铁结合蛋白通过与氧化亚铁结合，从而实现铁的利用和还原。
铁内吞和回收是微生物利用氧化亚铁的另一种方式。
Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)对氧化亚铁硫杆菌氧化活性的影响
Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)对氧化亚铁硫杆菌氧化活性的影响胡霞;杨爱江;薛洪其;王丽【期刊名称】《有色金属:冶炼部分》【年(卷),期】2022()8【摘要】为研究金属离子对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At.f)氧化活性的影响,通过测定经初步驯化的At.f菌在不同初始pH下的生长活性,开展不同浓度梯度的Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)及三种金属离子共存时对At.f菌的氧化活性影响的试验。
结果表明,当初始pH为1.8时,At.f菌生长活性最好,且低浓度的Ni^(2+)、Zn^(2+)对At.f菌氧化活性影响较小,对两种金属离子的耐受浓度均在20 g/L以上;而该细菌对Cu^(2+)比较敏感,当Cu^(2+)浓度为2.5 g/L时,菌株的生长活性明显下降,特别是10 g/L时,对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用。
三种金属离子同时存在时对At.f菌氧化活性的影响大于单一金属离子,当三种金属离子的浓度均为2.5 g/L时,在48小时内对At.f菌的氧化能力有显著的抑制作用,当三种金属离子的浓度均为5 g/L时,80小时时菌株对Fe^(2+)的氧化率极低,说明At.f菌需要经过多种金属离子共存驯化培养后才能更好地运用于多金属复杂矿物的处理。
【总页数】8页(P7-14)【作者】胡霞;杨爱江;薛洪其;王丽【作者单位】贵州大学资源与环境工程学院;贵州大学喀斯特环境生态系统教育部野外科学观测研究站;贵州大学环境工程规划设计研究所;贵州贵安新区绿新环保有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TF803.9【相关文献】1.不同浓度Cu~(2+)、Hg~(2+)、Zn~(2+)胁迫对绿豆幼苗超氧化物歧化酶活性的影响2.Ni^(2+)和Co^(2+)对氧化亚铁硫杆菌活性的影响3.氧化腐殖酸对Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的吸附性能4.Cu^(2+)对氧化亚铁硫杆菌(T.f)生长活性的影响5.苯甲醛缩氨基硫脲与Cu^+、Co^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)、Mn^(2+)(SCN)_2配合物的抗癌活性研究Ⅱ因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中的多环芳烃研究
亚铁离子活化过硫酸盐降解土壤中的多环芳烃研究舒茂;葛斐;刘国强;方红亮【摘要】利用亚铁离子（Fe2+）活化过硫酸钠（Na2S2O8）产生的硫酸根自由基（SO4·-）去除土壤中典型的多环芳烃（PAHs）物质：萘（naphthalene）、蒽（anthracene）、苊（acenaphthene）。
文章探讨了温度、腐殖酸（HA）、碳酸根离子（CO32-）对萘、蒽、苊降解的影响。
结果表明，利用亚铁离子活化过硫酸钠可有效降解土壤中的萘、蒽、苊，温度的升高有利于提高萘、蒽、苊的降解速率，而土壤中HA和CO32-的存在则对反应有明显的抑制作用。
%The removal of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)by ferrousion(Fe2+)activated persulfate(SO4 ·-) was investigate. We focus on the influent of temperature, humic acid (HA) carbonate ion(CO32-)on the removal efficiency of typical PAHs: naphthalene, anthracene and acenaphthene. The results indicate that the increasing temperature promotes the degradation of naphthalene, anthracene and acenaphthene. On the contrary, both HA and CO32-exhibited an inhibitory effect.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】5页(P76-80)【关键词】多环芳烃;萘;蒽;苊;过硫酸钠;降解【作者】舒茂;葛斐;刘国强;方红亮【作者单位】江苏华东地质工程有限公司江苏省有色金属华东地质勘查局八一0队，江苏南京210007;江苏华东地质工程有限公司江苏省有色金属华东地质勘查局八一0队，江苏南京210007;江苏华东地质工程有限公司江苏省有色金属华东地质勘查局八一0队，江苏南京210007;江苏华东地质工程有限公司江苏省有色金属华东地质勘查局八一0队，江苏南京210007【正文语种】中文环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs）是环境中普遍存在的一种持久性有机污染物［1］，主要来源是化石燃料的燃烧［2］，PAHs稳定性高，在环境中难以降解［3-4］，且具有强致癌、致突变及致畸性［5-6］。
氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌对硫代硫酸钠的代谢机理研究
氧化亚铁硫杆菌 ( Th iobacillus ferroox idans, T. f ) 和氧化硫硫杆菌 ( Th iobacillus th ioox idans, T. t) 是 2 种化能自养微生物 , 它们能通过氧化硫酸亚铁或还 原性硫化合物获得能量 . 在氧化过程中能产生许多 还原性硫化合物 ,这些化合物通过化学作用或硫杆 菌的作用被进一步氧化为硫酸盐 , 并在一定的情况
T. t 的 培 养 : 取 10mL 温 泉 水 置 于 盛 有 50mL
Starkey2S培养基的 100mL 锥形瓶中 , 在 30 ℃、 120 r ・ m in 的条件下培养 . Starkey2S 培养基的成分如
- 1
下 : NH4 C l, 1. 0 g ・ L ; NaC l, 1. 0 g ・ L ; K2 HPO4 , 0. 5
12 期
沈 镭等 : 氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌对硫代硫酸钠的代谢机理研究
2001
2002 ) . 近年来 , 随着 T. f 和 T. t在工业中的应用日
益广泛 , 2 种菌被逐渐应用于环境污染的治理 ,尤其 是煤和烟道气的脱硫 (Acharya et a l . , 2001 ) 以及污 泥中重金属的去除 (沈镭等 , 2005 ) . 硫代硫酸钠是自然界硫循环中最重要的无机 硫化合物之一 , 它被广泛应用于从硫化矿中浸出 金、 银等重金属 ( B riones et a l . , 1998 ) . 作为硫和许 多还原性含硫化合物 (如硫化钠和黄铁矿 ) 的氧化 过程中最主要的中间产物之一 ,硫代硫酸钠可被 T. f 和 T. t作为能源物质而加以利用 ( Kelly, 1989 ) . 硫 代硫酸钠的氧化是硫杆菌浸出硫化矿物的过程中 非常重要的一步 . 然而 , 由于硫化合物种类繁多 、 转 化复杂 ,且不同来源的硫杆菌对硫代硫酸钠的利用 能力有很大的差异 , T. f 和 T. t对硫代硫酸钠的代谢 机理至今仍未得到系统 、 科学的解释与评价 , 许多 地方仍存在争议 (徐海岩等 , 1994 ) . 而且 , 目前绝大 多数有关硫杆菌的研究都集中在 T. f 上 (张在海等 , 2001a ) ,有关 T. t的研究仍鲜有报道 . 本研究旨在探 讨 T. f 和 T. t对硫代硫酸钠的代谢机理 , 比较 2 种 菌对硫代硫酸钠的利用能力 , 并研究溶解氧浓度对 2 种菌利用硫代硫酸钠的影响 , 以期科学评价 2 种 菌对硫代硫酸钠的代谢能力 , 为研制高效的复合硫 杆菌菌株 ,提高生物浸出法的处理效率打下基础 .