论文部分内容阅读
在酸性矿水(AMD)微生物中目前研究得最多的是Acidithiobacillusferrooxidans和Leptospirillum ferrooxidans菌,研究认为它们是氧化细菌,能够催化亚铁离子的氧化,因此被认为能够决定硫化矿物的溶解速率,从而在AMD的产生过程中扮演着非常重要的角色。为了更好地完善关于微生物所介导的AMD产生机制和微生物.矿物界面相互作用机制的认识,本文以此为出发点,研究了5个酸性矿水样品中微生物群落组成情况,实验过程中主要采用了不依赖于培养技术的可用于环境样品的16S rDNA克隆文库方法.限制性酶切片段长度多态性分析(RFLP)方法,传统的分离纯化方法,扫描电镜(SEM)观察方法以及荧光原位杂交(FISH)方法等等。
样品SX1,SX2和SX3是采自山西中条山铜矿的不同酸性矿坑水,剩下的酸性矿坑水样品K1和K2是采自湖北铜山口铜矿不同生物浸出体系的浸出液。系统发育分析结果显示5个酸性矿水样品中的细菌主要是4大类:Proteobacteria(γ-proteobacteria, β-proteobacteria, α-proteobacteria and δ-proteobacteria),Nitrospira(Leptospirillum),Firmicutes和Bacteroidetes.Proteobacteria细菌如常见的A.ferrooxidans在样品SX3,K1和K2中都有存在,而在样品SX1和SX2中却几乎没有;Nitrospira细菌比如Leptospirillum ferrooxidans,Leptospirillumferriphilum和Leptospirillum group Ⅲ,在样品SXl,K1和K2中较多,在样品SX2和SX3中很少;Firmicutes细菌只发现存在于样品SX3和K1中;Bacteroidetes细菌更是只在样品SX3中发现有少量存在.古细菌只在来自湖北铜山口的样品Kl和K2中发现有存在.Thermoplasma和Ferroplasma属的古细菌在两个样品中都大量存在。出乎意料的是,在这两个样品中Sulfolobales和Methanothermus属的古细菌也有少量被检测到。另外,高浓度的S元素及其他金属离子比如Fe,Cu,Zn和Ag等似乎是影响微生物群落分布,尤其是一些典型的铁氧化细菌(比如Acidithiobacillus ferrooxidans和Leptospirillum属的菌种)的分布的关键因素。
发明了一种新的简单的分离L.ferriphilum菌的方法。一株L.ferriphilum和3株Acidiphilium sp.菌成功地从上述酸性矿水中分离得到。这些结果能够进一步证明前面RFLP方法所揭示的关于酸性矿水中微生物群落的结果,同时也提供了一些新的分离L.ferriphilum和Acidiphilium sp.菌的方法。
关于微生物在黄铁矿块表面的吸附研究主要采用SME观测方法。经过一段较长时间的吸附后(42天),可以观察到黄铁矿块表面吸附的A.f菌会自身成核吸附大量铁矾沉淀,而Leptospirillum菌表面光滑,且易于聚集成团并在黄铁矿块表面形成一层生物膜。推测在生物浸出后期,A.f菌表面包裹的一层铁矾沉淀可能降低其氧化黄铁矿的速率,而Leptospirillum菌的表面一直是光滑的,在生物浸出的整个过程中它们都可能是氧化菌,尤其是到了生物浸出的后期,它们很可能成为了最主要的氧化细菌。通过FISH的方法检测到A.f菌在黄铁矿块的表面有大量的吸附,这说明A.f菌易于吸附到黄铁矿块表面并且是牢固的吸附。少量的Archaea,Ferroplasma和Acidiphilium菌也有被检测到吸附在黄铁矿块表面。而Leptospirillum菌形成的厚厚的生物膜很可能使得Leptospirillum菌细胞的通透性大大下降,从而降低了探针LF655与Leptospirillum菌的杂交效率.这些结果证明了前面RFLP方法所揭示的关于酸性矿水中微生物群落的部分结果,同时也揭示了并不是只有A.f或者L.f与黄铁矿块单独起作用,其它一些微生物如Archaea,Ferroplasma和Acidiphilium菌也很可能在与黄铁矿块作用的过程中起到重要的作用。在与黄铁矿块的相互作用过程中它们应该是协同作用。