刘金成 硫化细菌.ppt
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• 1.无色硫细菌 其中包括化能自养菌和化能异 养菌。
• (1)硫杆菌 土壤与水中最重要的化能自养硫 化细菌是硫杆菌属,它们能够氧化硫化氢、黄铁 矿、元素硫等形成硫酸,从氧化过程中获取能量。
• 2H2S+O2→2H2O+2S+能量 • 2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4+能量 • 2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量
• 其氧化硫化氢的过程为: • 2H2S+O2→2H2O+S2+能量 • S2+3O2+2H2O→+2H2SO4+能量
• 该过程需要在氧气充足的条件下进行。含硫有机 质是土壤硫素的重要来源,其转化,首先含硫蛋 白质在分解者微生物的分解作用下水解生成含硫 氨基酸,然后分解出硫化氢,这才在好氧型硫化 细菌的作用下氧化成硫酸。硫化作用产生的硫酸 与其他盐类作用生成的硫酸盐,可供植物利用。 但当硫化作用过于强烈时,在热带滨海地区可形 成强酸性的“反酸田”,对作物生长不利。
• 可见,海洋自养菌能起到净化海洋环境,提高海洋营养水 平的作用。
• 在鱼的食物残饵、粪便以及水草Βιβλιοθήκη Baidu片中还含有硫, 硫会产生具有臭鸡蛋味的硫化物,在氧气充足的 条件下,硫化细菌会将这些硫化物氧化成硫酸盐、 水和自身能量,在缺氧的条件下,厌氧菌会将硫 化物转变成有毒的硫化氢气体。因此,保持水族 箱内充足的氧气和实施的添加硫化细菌制剂时十 分重要的。
• 硫化细菌存在位置:细菌常见于矿山的水坑中, 可使金属硫化物氧化成硫酸,使矿物中的金属被 溶解,已用于低品位铜矿等矿物的开采,称为细 菌浸矿。硫化细菌广泛分布于土壤和水中,其氧 化作用提供了植物可利用的硫酸态硫素营养。
一、硫氧化细菌的分类地位
Betaproteobacteria ➢ 硫单胞菌属(Thiomonas) ➢ 硫杆菌属(Thiobacillus)
• 该菌在固体培养基生活较短,一般为3—10天,在硫磺粉 液培养基中,5℃时可维持8周以上。
3、脱氮硫杆菌
• 该菌培养时很难淘汰杂菌(包括各种自氧和异氧杂菌), 故对脱氮硫杆菌的菌落也不易辨别。比较可靠的分离方法 是通过划线厌气培养和半固体穿刺培养交替进行。将划线 厌气培养后获得的各种菌落全部穿刺进半固体培养基试管 中,凡在半固体培养基试管中生长形成气泡的菌体,可初 步确定为脱氮硫杆菌,再通过划线厌气培养和半固体穿刺 培养可获得纯种。
• (2)光能异养型 该类光合细菌主要以简单 的脂肪酸、醇等作为碳源或电子供体,也可以硫 化物或硫代硫酸盐(但不能以元素硫)作为电子 供体。能进行光照厌氧或黑暗微好氧呼吸。目前, 多用于高浓度有机废水的处理。常见种类大多为 红螺菌科,如球形红杆菌、沼泽红杆菌等。
• 3、反硫化作用 • 在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原为H2S的过程称
Gammaproteobacteria ➢ 贝日阿托菌属(Beggiatoa) ➢ 硫发菌属(Thiothrix) ➢ 硫小杆菌属(Thiobacterium) ➢ 无色硫菌属(Achromatium) ➢ 硫螺菌属(Thiospira) ➢ 硫微螺菌属(Thiomicrospira)
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二、硫化作用及其应用
三、硫化细菌的分离培养
• 国外自1902年就开始了对硫化细菌分离培 养研究,而我国从1957年才开始对这方面 的研究,主要在于硫杆菌属各个种的分离 培养研究。主要有排硫杆菌、氧化硫杆菌、 脱氮硫杆菌。
1、排硫杆菌
• 该菌在分离培养过程中较容易辨别,在固体培养基上由较 为明显的硫磺积累,画线培养后两天即可见到培养皿边缘 稀疏的菌落及较早积累的硫黄颗粒。菌落的中央最先积累 硫磺,然后扩展到菌落的边缘。
硫氧化细菌的主要能源物质是硫化物,产能代谢的产 物是硫酸: ➢ 用硫氧化细菌从低品位含硫金属矿石中浸提金属, 称为细菌冶金; ➢ 硫氧化细菌代谢产生的大量硫酸会造成矿井和海港 等处的金属构件腐蚀,造成矿山废水污染; ➢ 硫氧化细菌的产能代谢能改良土壤;
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• 硫化作用:还原态无机硫化物如H2S、S或FeS2等 在微生物作用下进行氧化,最后生成硫酸及其盐 类的过程,称为硫化作用,进行硫化作用的微生 物主要是硫细菌,可分为无色硫细菌和有色硫细 菌两大类。
• 脱氮硫杆菌在固体培养基可维持5—7周,在半固体穿刺培 养基5℃以下时可维持11—18周,28℃可维持10—11周。
四、硫化细菌对水体的作用
• 硫化细菌称为“化能自养菌”,在海洋环境中这些“化能 自养菌”对氮素循环、硫素循环起到重要作用。他们能直 接分解一些海洋动、植物不能直接利用甚至有毒害作用的 无机化合物,如:S、H2S等、从中获取自身增值的能量。 并且在该分解过程中同时生成有益于海洋植物生长的无机 盐类。
• 无色硫杆菌中除脱氮硫杆菌时兼性厌氧菌外,其 余的都是需氧菌。生长最适温度为28—30℃。有 的硫杆菌能忍耐很酸的环境,甚至嗜酸。常见的 有氧化硫硫杆菌、氧化铁硫杆菌和排硫杆菌。
• (2)丝状硫磺细菌 它们属化能自养菌,有的 也能营腐生生活。生存于含硫的水中,能将H2S 氧化为元素硫。主要有两个属,即贝氏硫菌属和 发硫菌属,前者丝状体游离,后者丝状体通常固 着于固体基质上。此外,菌体螺旋状的硫螺菌属、 球形细胞带有裂片的硫化叶菌属、细胞圆形到卵 圆形的卵硫菌属等胞内都含硫粒,也都能代谢硫 磺。
• 在固体培养基生长时,28℃下可维持16—18天,5℃左右 时可生长8周。
• 在液体培养基生长时,28℃下可维持4—8周,5℃时可长 达20周。
2、氧化硫杆菌
• 该菌分离主要根据其氧化硫磺形成硫酸,使培养基pH急 剧下降来辨别,在配置固体培养基时,加入指示剂甲基橙, 使最后浓度为1/1000—1/2000,以此培养基来分离氧化硫 杆菌效果较好,菌落周围由于产酸,培养基颜色由黄变红, pH下降到3.0以下。
为反硫化作用。参与这一过程的微生物称为硫酸 盐还原菌。反硫化作用具有高度特异性,主要是 由脱硫弧菌属来完成。如脱硫脱硫弧菌是一典型 反硫化作用的代表菌,其反应式为: • C6H12O6+3H2SO4→6CO2+6H2O+3H2S+能量 • 产生的H2S与铁化学氧化产生的Fe2+形成FeS和Fe (OH)2,这是造成铁锈蚀的主要原因。
• 2.有色硫细菌 有色硫细菌主要指含有光合 色素的利用光能营养的硫细菌,它们从光 中获得能量,依靠体内含有特殊的光合色 素,进行光合作用同化CO2。主要分为光能 自养型和光能异养型。
• (1)光能自养型 这类光合细菌在进行光合作用 时,能以元素硫和硫化物作为同化CO2的电子供体, 常见的如着色菌科和绿菌科中的有关种(俗称紫 硫菌和绿硫菌)。
五、硫化细菌的浸出机理
• 硫化细菌的浸出机理主要有5种模型: • 1、硫化物的细菌直接氧化; • 2、硫化物与元素硫间接细菌氧化; • 3、三价铁离子扩散通过元素硫固体产物层然后氧化硫产
物; • 4、生成铁钒固体产物层时的细菌间接浸出; • 5、原电池反应。
主讲:刘金成
制作:313宿舍
• 硫化细菌:是一类能进行硫化作用,将硫化物、 亚硫酸盐、硫代硫酸盐等氧化为硫酸盐的细菌。 由于硫化细菌的这种特性,在石油汽脱硫、工业 废气脱硫、煤炭微生物脱硫、烟道气微生物脱硫 等诸多领域都引起了重视。
• 经微生物脱硫后,可较大程度的减少燃烧过程中 SO2的产生,还可以从工业废气中回收单质硫,减 少H2S对设备的腐蚀。影响脱硫效果的因素是多方 面的,包括温度、pH值、溶解氧、反应器容积负 荷、底物浓度等。