古菌Ferroplasma sp.在黄铜矿生物浸出中的生态功能

Ferroplasma属古菌是硫化矿中等高温浸出工艺中的关键铁氧化微生物，其浸矿特性还有待阐明。利用PCR-DGGE技术解析黄铜矿长期富集的中等高温浸矿微生物群落结构，研究不同环境条件下各种群的动态变化，探明环境因素对各种群动态的影响规律。通过纯培养和复配混合培养实验，生物强化实验，采用实时荧光定量PCR技术，重点研究在酸胁迫、铜离子胁迫和有机物胁迫下，Acidithiobacillus caldus，Leptospirillum ferriphilum和Ferroplasma thermophilum三种微生物种群消长，硫氧化、亚铁氧化和黄铜矿浸出能力的变化，考察古菌存在对两种细菌种群消长，硫氧化、亚铁氧化以及黄铜矿浸出能力的影响，揭示该古菌与其它细菌之间的协同作用，阐明该古菌在浸出黄铜矿过程中的生态功能；为构建包括Ferroplasma属古菌在内的中等高温微生物群落浸出黄铜矿提供依据。

古菌Ferroplasma sp.在硫化矿浸出体系中大量存在，但其浸矿功能不明。本项目解析以黄铜矿为能源的中等高温富集物微生物群落结构；考察环境因素对中等高温富集物浸出黄铜矿的影响；通过比较纯培养和混合培养，以及生物强化等措施，旨在阐明Ferroplasma sp.在黄铜矿生物浸出中的生态功能。主要发现如下：.黄铜矿中等高温富集物微生物群落简单，主要包括三种细菌Leptospirillum ferriphilum，Acidithiobacillus caldus，Sulfobacillus sp.和一种古菌Ferroplasma thermophilum。pH值、矿浆浓度、温度、溶氧、矿浆电位和原电池效应均对黄铜矿浸出和微生物种群动态有显著影响，最佳条件下，黄铜矿在搅拌槽式反应器中浸出率达95%。.Cu2+胁迫下，F. thermophilum/L. ferriphilum共培养促进了F. thermophilum生长，但抑制了L. ferriphilum生长；F. thermophilum/At. caldus共培养促进彼此生长和铁/硫氧化代谢。酸胁迫下，F. thermophilum/At. caldus共培养能提高混合体系总细胞浓度并促进铁/硫的氧化代谢。有机物胁迫下，F .thermophilum/L. ferriphilum共培养消除了有机物对L. ferriphilum抑制作用；F. thermophilum/At. caldus共培养促进平稳期At. caldus生长。.Ferroplasma前期生物强化加速了黄铜矿的氧化分解并引起浸矿微生物群落结构改变。F. thermophilum可消耗浸出液中有机物，促进L. ferriphilum和At. caldus生长，加速亚铁的氧化，减少了矿物表面硫钝化膜的形成，从而促进了Cu2+的溶出。在黄铜矿浸出前期投加L. ferriphilum或At. caldus均显著加速黄铜矿的氧化分解，提高了铜浸出率。投加的L. ferriphilum迅速吸附至矿物表面定殖形成生物膜，促进了At. caldus生长和吸附，但抑制了F. thermophilum生长和吸附。.研究结果揭示了古菌Ferroplasma sp.浸矿特性以及在硫化矿生物浸出体系中的生态功能，有利于优化生物浸出工艺和加深人们对微生物冶金过程的认识。