氧化亚铁硫杆菌与毒砂相互作用的阶段性及其机理研究

摘要

设计了毒砂的生物氧化和化学氧化两组对比实验,并对反应35 d的溶液化学、固相产物成分和矿物表面元素化合态变化进行了分析,以说明氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)与毒砂的相互作用机理.研究发现,毒砂的生物氧化过程随A.ferrooxidans菌生长规律分为三个阶段:(1)反应前7 d,生物氧化作用还很弱,以自然氧化反应为主;(2)反应8～21 d,生物氧化反应开始发生,细菌进入迟缓生长期;(3)反应22～35 d,细菌处于对数生长期,生物氧化作用强烈.由离子浓度变化规律反映,前两个阶段生物氧化速率低于化学氧化,第三阶段起生物氧化速率高于化学氧化.细菌生长受溶液累积的As抑制,A.ferrooxidans菌能促进As和Fe形成砷酸铁沉淀,以降低As的抑制作用.毒砂表面高价态元素的比例随细菌生长和溶液Fe离子浓度的升高而增大,生物氧化第三阶段毒砂表面高价态元素的比例高于化学氧化.氧化过程中毒砂表面覆盖中间氧化产物S0和As2S,沉积层,对比化学氧化,Aferrooxidans菌能不断把Fe2+氧化成Fe3+,促进毒砂表面中间产物氧化,并间接氧化毒砂.