刘金成 硫化细菌.ppt

• 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。