胞外多聚物对A.ƒ菌在黄铜矿与黄铁矿表面吸附影响的研究

摘要

微生物-矿物界面的相互作用研究是当今生物浸出机制研究的前沿领域之一，细菌与矿物的界面作用涉及到了生物化学、表面化学和电化学过程，细菌被自身所产生的胞外多聚物(EPS)所包裹，而EPS又介导了细菌与黄铜矿、黄铁矿等硫化矿物能源的接触，生物膜的形成在细菌-矿物的界面作用中起着十分重要的作用。研究嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)在矿物表面生长时产生的胞外多聚物(EPS)对生物浸出的影响，对于理解浸矿微生物-矿物界面的作用机制具有非常大的理论意义。现在，大家普遍接受的是“EPS接触浸出机制”。近年来，有关浸矿微生物EPS接触浸矿机制研究基本上集中在黄铁矿上，而有关浸矿细菌胞外多聚物(EPS)在矿物浸出的过程中的具体作用还不确定，对黄铜矿的研究还停留在观察阶段；铁离子在细菌浸矿中具有重要作用，但铁离子在EPS环境中的作用及其影响的研究却很少有文献报道。
　　 本文运用超声波结合离心的方法提取A.ferrooxidans的胞外多聚物(EPS)，并尝试性的用2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)作为表征EPS含量的指标，采用分光光度法对该提取方法进行了评估。此外通过一系列的对比性的实验研究了EPS对A.ferrooxidans在黄铜矿与黄铁矿表面吸附的影响。未处理的A.ferrooxidans与经处理脱去EPS层的A.ferrooxidans分别与EPS悬液、Fe2+和Fe3+重新混合。在两小时的反应过程中，实时检测混合液中游离的细菌的含量。结果表明细菌表面EPS的存在是其吸附于黄铁矿和黄铜矿表面的一个重要因素。当缺失EPS层时，A.ferrooxidans吸附于矿物表面的能力有所下降，但当向重新加入EPS混合液时这种能力能大部分恢复，这种恢复程度在黄铁矿中较黄铜矿中更加明显。当EPS和Fe3+加入时其细菌吸附于黄铜矿表面的程度有所升高，而加入Fe2+时吸附程度明显降低，这个结果表明静电的相互作用也许是细菌最初吸附于矿物表面的一个主要原因，并且这也许是细菌生产EPS的一种驱动力以使细菌吸附于硫化铜矿物后重新获得其吸附能力。