Wasim Sajjad等-Extremophiles: 应用原生氧化铁细菌团从铜锌矿石中生物浸矿的研究

　　微生物浸矿主要是借助于某些微生物菌群的特殊生物化学作用，将矿石中的金属元素发生溶解、聚集，从而有效地将有用元素提取出来，是一种经济、环保、高效的金属矿产提取方法，特别适用于处理贫矿、废矿，以及尾矿等。兰州油气资源研究中心国际博士研究生Wasim Sajjad与其导师郑国东研究员等针对我国白银矿山多金属元素的微生物萃取技术问题，进行了多次实地野外考察、采集各种水、岩微生物样品，通过实验室培养、DNA鉴定和系统分析，取得了相应的研究进展。其中，采用9KFe²⁺媒介选择性培养基分离出3种中国白银铜矿采场特有的嗜酸性铁氧化菌。通过对16S rRNA基因序列的分析，对这些分离细菌进行了仔细鉴定。 

　　基于GenBank已发表的16S rRNA基因序列，对分离细菌构建了系统发育树，从而确定了这些细菌的发育位置。分离细菌WG101序列与氧化亚铁酸杆菌AS2具有99%的同源性；WG102细菌与嗜铁钩螺菌有98%的相似度；WG103细菌与Leptospirillum氧化铁菌群中L15菌株相似度为98%。通过一系列的实验检测，对这些微生物的金属分离潜力进行了评估，以实现从矿石中高效回收金属铜和锌。在优化条件下，矿石中大约78%的铜和71%的锌可以被溶解出来。在生物浸出过程中，主要通过对酸碱度（pH值）和氧化还原电位(355和586mV)的监测以反映细菌簇团的有效活性（图1）。介质初始pH值的波动（1.5–1.9）表现为金属元素溶解速率的变化，而在生物浸出体系中，氧化还原电位主要表现为Fe³⁺/Fe²⁺的比例和氧化铁细菌的活性的改变。FTIR分析结果证实了细菌簇团浸出后的变化。采用穆斯堡尔谱技术，对生物浸矿过程中矿石中铁元素的形态变化进行了跟踪分析，结果显示铁元素的赋存状态及其变化对有用金属的微生物萃取潜力具有重要影响。研究工作中还发现，与纯粹的接种相比，使用原生细菌簇团接种更为有效。这些研究结果可为促进铜锌等多金属矿的微生物浸矿应用效果提供理论依据和技术支撑。 

　　图1 微生物浸矿法提取Cu和Zn的效果及提取过程中pH和ORP的变化 

　　研究成果已经在最近出版的SCI期刊Extremophiles发表（Sajjad, W. et al., Bioleaching of copper- and zinc-bearing ore using consortia of indigenous iron-oxidizing bacteria. 2018, 22: 851-863） 

　　原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00792-018-1042-7