基于分子生态学的黄铜矿生物浸出高效复合菌群构建与调控

提高微生物浸矿能力、缩短浸矿周期是生物浸铜领域研究的难点和热点。使浸矿反应器内具有足够数量的多功能菌群及良好的生长环境是实现这一目标主要的措施之一。本课题以最难生物浸出的黄铜矿为研究对象，利用16S rDNA比较测序、定量PCR、变性梯度凝胶电泳（DGGE）等技术，研究黄铜矿生物浸出系统细菌种群结构及演替规律，建立定量化分析浸矿反应器中菌群数量水平和结构水平的分子诊断平台；对照PCR-16S rDNA序列分析鉴定结果，采用传统方法分离纯化主要浸矿细菌，采用复配方法构建浸矿复合菌群，确定各菌种的最佳复配方案，利用微生物自身的特性及其生态因子调控整个群落，最大限度地发挥整个菌群的活性，研究最大浸出能力下的优势种群组成和最适生态位，建立提高生物浸矿能力的生态因子调控和工程控制对策，为黄铜矿生物浸出的工业化生产，提供必要且有效的技术支持，对生物冶金技术的商业化具有非常重大的理论意义和工程应用价值。

为提高黄铜矿生物浸出速度和浸出率，本项目在对典型铜矿酸性矿坑水细菌种群结构鉴定的基础上，对主要浸矿细菌嗜酸氧化亚铁硫杆菌、嗜酸氧化硫硫杆菌、嗜酸氧化亚铁钩端螺旋菌等进行了分离纯化并研究了细菌的培养特性和浸矿能力。采用“Bottom up”途径和“up down”途径构建了一系列浸矿复合菌群，以黄铜矿精矿和低品位黄铜矿为研究对象，筛选了几组高效稳定的浸矿复合菌群，研究了各复合菌群的培养特性和浸矿特性并与单一细菌浸矿情况进行了比较，优化了复合菌群的培养基组成和培养条件，研究了复合菌群不同细菌间协同浸矿的机理，研究了黄铜矿复合菌群生物浸出过程中主要微生物种群演替规律，研究了复合菌群生物浸矿过程调控和强化技术，此外，还研究了复合菌群对金精矿的生物浸出及浸出过程强化，所取得的主要成果为：a)鉴定了铜矿山酸性矿坑水细菌群落结构；b)初步建立了黄铜矿生物浸出菌群合理复配理论；c)揭示了复合菌群不同细菌间协同浸矿的机理；d)揭示了黄铜矿复合菌群生物浸出过程中主要微生物种群动态变化规律以及微生物群落结构与其功能的关系；e)形成了复合菌群在生物浸矿反应器中调控和强化的技术原型；f)发表学术论文9篇，其中SCI/EI收录7篇。这些研究成果能为黄铜矿生物浸出的工业化生产提供有效的技术支持，对生物冶金特别是生物浸铜技术的商业化具有非常重大的理论意义和工程应用价值。