1、氧化亞鐵硫桿菌(Thiobacillus ferroxidans，T.f)和氧化硫硫桿菌(Thiobacillusthiooxidans，T.t)是兩種能氧化還原性硫化合物而產(chǎn)生硫酸的嗜酸性細(xì)菌。這種產(chǎn)酸的特性，使得硫桿菌具有很好的工程實用價值。自二十世紀(jì)以來，就作為“生物浸出法冶金工藝”的主角而被廣泛應(yīng)用于難浸提礦石或貧礦中金屬的溶出與回收。近年來，這兩種菌的特性被逐漸應(yīng)用到環(huán)境污染治理領(lǐng)域。人們對利用生物浸出法實現(xiàn)煤和煙道氣的脫硫及

2、污泥中重金屬的去除等進(jìn)行了許多探索和研究，并使其達(dá)到了一定的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 雖然前人對兩種菌的特性及應(yīng)用方面已進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，對氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌有了較深的了解，但仍存在許多未解決的問題。例如，這兩種硫桿菌對不同硫化合物的利用能力至今仍缺乏系統(tǒng)和科學(xué)的評價，其硫代謝機(jī)理也存在著許多的爭議；目前絕大部分有關(guān)硫桿菌的研究都集中在無機(jī)領(lǐng)域，有關(guān)有機(jī)物對硫桿菌的毒性研究仍鮮有報道；針對目前國內(nèi)城市河涌底泥重金屬污染嚴(yán)重，利

3、用硫桿菌進(jìn)行生物瀝濾的研究也鮮有報道；氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌作為微生物由來的腐蝕的主要菌種，其作用機(jī)理、影響程度等的研究至今仍很缺乏。為了豐富和完善兩種硫桿菌的理論知識與實踐經(jīng)驗，針對上述四方面存在的研究不足的現(xiàn)狀，本研究利用由硫鐵礦采集到的礦坑廢水，通過一系列培養(yǎng)、分離、純化得到的氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌從以下四個方面對兩種菌的特性及應(yīng)用進(jìn)行了研究。內(nèi)容一，分別以硫酸亞鐵、單質(zhì)硫、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等物質(zhì)作為兩種硫桿菌的

4、底物，比較兩種菌對這些物質(zhì)的利用能力，并研究溶液中各含硫化合物之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律。同時，進(jìn)一步研究了溶解氧(DO)和起始pH等因素對硫桿菌利用底物的影響。內(nèi)容二，分別在兩種菌的培養(yǎng)基中添加甲酸、乙酸、丙酸、丁酸四種低分子有機(jī)物，乙醛、乙醚、乙醇、丙酮四種可溶性低分子有機(jī)物及葡萄糖作為兩種硫桿菌的有機(jī)環(huán)境，研究比較硫桿菌對這些有機(jī)物的耐受性及降解性能。內(nèi)容三，利用純化得到的兩種硫桿菌，分別投加硫酸亞鐵、單質(zhì)硫及二者的混合物作為不同的能源物質(zhì)對

5、河涌底泥重金屬進(jìn)行生物瀝濾，研究這兩種硫桿菌的瀝濾效果，及比較不同底物對瀝濾的影響。同時利用底泥中的土著硫細(xì)菌和鐵細(xì)菌對底泥進(jìn)行生物瀝濾，比較純硫桿菌與土著菌的瀝濾能力。內(nèi)容四，以靜態(tài)實驗的方式進(jìn)行氧化亞鐵硫桿菌對304不銹鋼的腐蝕影響實驗。從微生物檢測，采用到電化學(xué)測量、材料表面形貌觀測等手段多分析和研究氧化亞鐵硫桿菌產(chǎn)生腐蝕影響的機(jī)理，腐蝕的程度等。 氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌對不同硫化合物的利用能力比較及其代謝機(jī)理研究結(jié)

6、果表明，T.f利用單質(zhì)硫的能力不如T.t，但對硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的能力都有很強(qiáng)的利用能力；zf難以利用硫酸亞鐵，但利用單質(zhì)硫、硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的能力都很強(qiáng)。根據(jù)兩種菌利用不同底物產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的種類及量，詳細(xì)地探討了T.f和T.t菌利用硫酸亞鐵、硫、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉的代謝途徑機(jī)理。其中，利用硫酸亞鐵、硫和亞硫酸氫鈉的機(jī)理比較簡單，但對硫代硫酸鈉的利用極為復(fù)雜，終產(chǎn)物有硫酸、連四硫酸鈉、二氧化硫和硫等。溶解氧濃度

7、、起始pH對T.f和T.t利用底物的影響研究結(jié)果表明，提高溶解氧濃度可以顯著加快T.f和T.t對硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的利用速度，但不能提高T.f和T.t對硫酸亞鐵和硫的氧化速度。較低的pH能顯著加快T.f和T.t對各種底物的利用速度。 有機(jī)物對氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌生長影響的研究結(jié)果表明，兩種菌對不同的有機(jī)物有不同的適應(yīng)性。在葡萄糖中兩種菌都能很好的生長。T.f菌則在乙酸中有較好的生長，T.t菌則在乙酸和丁酸中都能較好的

8、生長。乙醛和乙醚完全抑制T.f菌的生長，而在乙醇和丙酮中T．f菌生長良好。T.t菌在四種有機(jī)物中受到一定的影響，但均能生長。另外，兩種硫桿菌對所選的各有機(jī)物都不具有降解利用能力?？傊驐U菌對有機(jī)物是選擇性的適應(yīng)，并可通過馴化等方式加強(qiáng)其適應(yīng)能力。氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌瀝濾河涌底泥重金屬的研究結(jié)果表明，T.f、T.t菌及混合菌與土著菌塒河涌底泥中Cd、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb六種重金屬都具有良好的瀝濾效果，且兩者瀝濾效果相當(dāng)。

9、最高去處率分別達(dá)70％、60％、80％、95％、80％、30％。但土著菌瀝濾河涌底泥金屬的遲緩期較長，需要4-5d的時間。投入實驗室已分離得到的硫桿菌則可以縮短浸出的遲緩期，加快浸出速度，通常第2d便開始快速溶出。這點(diǎn)在實際生產(chǎn)中，有一定的應(yīng)用價值，即可以縮短馴化時間，同時也能加快浸出的速度，從而減少瀝濾時間。另外發(fā)現(xiàn)，投加不同的底物，亞鐵和元素硫，對兩類菌瀝濾底泥重金屬效果有一定的影響作用。對Cr、Pb的浸出，投加硫粉的浸出效果更好，

10、對Cd、Ni、Cu、Zn四種會屬的浸出效果則無明顯影響。此外，土著菌不同的馴化方式對底泥瀝濾有一定的影響。在馴化過程中一直以底泥為培養(yǎng)基的土著菌A與一直以自配的9K作為培養(yǎng)基，底泥只是作為接種部分馴化得到的土著菌B相比，前者菌的種類較多。土著菌A的場合由于各種菌之間易產(chǎn)生協(xié)同作用，有利于金屬的浸出，因而更適用于實際生產(chǎn)。最后，T．f菌及混合菌同時投加亞鐵和元素硫兩種底物，各種金屬的浸出率反而降低。這可能是硫桿菌代謝生成的SO<,4><'

11、2+>與Fe<'3+>易生成黃鐵礬(M<,2>Fe<,6>(SO<,4>)<,4>(OH)<,12>(M=K<'+>、Na<'+>、NH<'4+>)等沉淀物質(zhì)，與溶出的重金屬發(fā)生共沉淀，從而降低其浸出重金屬的效果。黃鐵礬生成的最適宜條件為pH=2.0，因此可通過控制瀝濾的pH來控制黃鐵礬沉淀的生成。 氧化亞鐵硫桿菌對304不銹鋼腐蝕影響的研究結(jié)果表明，在靜態(tài)實驗中，從生物膜的觀測，電化學(xué)方法的監(jiān)測證實z廠菌的存在極大地加速了對3