耐冷嗜酸硫桿菌的生長(zhǎng)特性和固定化培養(yǎng)

陳 鵬 王清良 胡鄂明 李 乾 劉天印 陳 寬

(1.南華大學(xué)核資源工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001；2.核燃料循環(huán)技術(shù)與裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 衡陽(yáng) 421001)

浸鈾菌種多為中溫菌，最適宜的生長(zhǎng)溫度為25～40 ℃[1-3]。因而，在新疆地區(qū)進(jìn)行細(xì)菌浸鈾就面臨著巨大的挑戰(zhàn)。李聰?shù)萚4]對(duì)新疆伊犁河谷地區(qū)近50 a來(lái)的氣候研究表明：該地區(qū)春季平均氣溫為9.9 ℃，夏季平均氣溫為20.5 ℃，秋季平均氣溫為8.6 ℃，冬季平均氣溫為-7 ℃。另?yè)?jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，伊犁河谷地區(qū)某鈾水冶車間吸附尾液溫度在10～17 ℃，中溫菌在此類尾液中會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)活性不高，氧化Fe2+速率慢等情況，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖停止等問(wèn)題，以至于細(xì)菌浸鈾技術(shù)未能在新疆酸法地浸采鈾礦山推廣應(yīng)用。

針對(duì)上述問(wèn)題，本試驗(yàn)采用耐冷嗜酸硫桿菌(Acidithiobacillusferrivorans簡(jiǎn)稱A.ferrivorans)作氧化劑，該菌具有好氧嗜酸特性，可在5～30 ℃生長(zhǎng)繁殖[5-6]。M.Liljeqvist等[7]指出，A.ferrivorans是一種嗜酸菌，通過(guò)氧化Fe2+和硫化物獲取能量，并從二氧化碳獲得有機(jī)碳。A.Amouric等[8]對(duì)A.ferrivorans的運(yùn)動(dòng)性、鞭毛的有無(wú)、基因差異性等特征進(jìn)行了詳細(xì)研究。S.Christel等[9]利用RNA轉(zhuǎn)錄測(cè)序揭示了A.ferrivorans對(duì)無(wú)機(jī)硫化合物的氧化途徑。C.González等[10]通過(guò)基因組分析了A.ferrivorans的遺傳變異性，為細(xì)菌應(yīng)用于生物冶金以及含硫廢水的處理提供理論依據(jù)。Pinar Aytar等[11]從某礦山酸性廢水中分離純化了一株嗜酸硫桿菌，經(jīng)16S rRNA基因測(cè)序和做系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，得出該菌是一株A.ferrivorans，并且具有較強(qiáng)的脫硫效果以及氧化Fe2+能力。R.Ccorahua 等[12]從秘魯某銅礦山酸性礦坑中分離純化出一株A.ferrivorans，并研究了該菌浸礦的最適宜溫度、pH以及生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，表明該菌具有較好的應(yīng)用前景。劉敏瑞等[13]采用16S rRNA 基因、RubisCO功能基因序列分析篩選來(lái)自新疆富蘊(yùn)縣的A.ferrivorans，表明A.ferrivorans與其棲息環(huán)境有一定的聯(lián)系。余水靜等[14]利用生物信息學(xué)方法鑒定和分析了一株A.ferrivorans的雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)(TCS)結(jié)構(gòu)特征，表明A.ferrivorans具有嗜酸硫桿菌共有的TCS功能，如氮素固定及代謝調(diào)節(jié)、檸檬酸蘋果酸代謝調(diào)節(jié)等，而特有的TCS功能涉及趨化性調(diào)控、重金屬響應(yīng)等。趙永紅等[15]利用生物信息學(xué)方法挖掘出A.ferrivorans與其他嗜酸硫桿菌共49個(gè)抗砷基因，發(fā)現(xiàn)一些抗砷基因?yàn)槭人崃驐U菌所共有，說(shuō)明這類基因是嗜酸硫桿菌抗砷所必需的基因，有助于A.ferrivorans適應(yīng)極端環(huán)境。莫曉蘭等[16]通過(guò)對(duì)4株菌種在高氟環(huán)境下進(jìn)行馴化，選育出了一株具有較高耐氟能力的菌種，運(yùn)用16S rRNA基因克隆文庫(kù)技術(shù)分析表明：該菌與A.ferrivorans菌相似度達(dá)到99%，并且具有較強(qiáng)的抗氟性和嗜鐵性，A.ferrivorans菌將在含氟鈾礦石的生物浸出中發(fā)揮重要作用。

目前，國(guó)內(nèi)外雖有對(duì)A.ferrivorans性能研究的相關(guān)報(bào)道，但多集中于該菌耐受機(jī)理的理論研究，而A.ferrivorans菌作為酸法地浸鈾礦山氧化劑的研究卻鮮有報(bào)道。試驗(yàn)參照新疆某酸法地浸采鈾礦山吸附尾液溫度、pH以及生產(chǎn)工藝條件，初步研究了A.ferrivorans菌氧化Fe2+的特性，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)菌的耐酸馴化，首次采用耐酸性強(qiáng)、比表面積大、直徑為3～5 mm的生物陶粒作為浸鈾細(xì)菌掛膜載體，對(duì)細(xì)菌進(jìn)行固定化培養(yǎng)，提高單位體積的細(xì)菌數(shù)量，從而加快細(xì)菌連續(xù)氧化Fe2+速率，為A.ferrivorans菌代替中溫菌在低溫和高酸環(huán)境下作氧化劑提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及儀器

A.ferrivorans和A.ferrooxidans均來(lái)自于南華大學(xué)鈾礦冶生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，9K培養(yǎng)基試劑和FeSO4·7H2O購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司，吸附尾液取自新疆中核天山鈾業(yè)有限公司某廠水冶車間，耐酸生物陶粒購(gòu)自滎陽(yáng)綠錦活性炭有限公司，IS-RDD3臺(tái)式恒溫振蕩器購(gòu)自美國(guó)精騏有限公司，有機(jī)玻璃生物反應(yīng)器(圖1)為自制。

圖1 生物反應(yīng)器

2 試驗(yàn)方法

2.1 細(xì)菌氧化Fe2+的活性表征

A.ferrivorans和A.ferrooxidans在生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中，作為電子傳遞鏈上的各種細(xì)胞色素都具有特定的氧化還原電位，隨著Fe3+濃度的升高，培養(yǎng)液的氧化性隨之增強(qiáng)，并且細(xì)菌以氧化Fe2+成Fe3+作為主要代謝途徑，即細(xì)菌氧化Fe2+的速率與細(xì)菌的生長(zhǎng)速率存在正相關(guān)關(guān)系[17]。所以細(xì)菌的活性通過(guò)測(cè)定培養(yǎng)液的氧化還原電位以及Fe2+的氧化速率來(lái)表征。

2.2 分析方法

試驗(yàn)用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定培養(yǎng)液的Fe2+濃度，分析步驟及方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[16]；用pH計(jì)(pHS-3C)測(cè)定培養(yǎng)液的pH、氧化還原電位(簡(jiǎn)稱Eh)。

2.3 培養(yǎng)基成分與菌種活化

試驗(yàn)所用9K培養(yǎng)基成分見(jiàn)表1，用2 mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)pH,另?yè)?jù)條件試驗(yàn)Fe2+濃度要求添加 FeSO4·7H2O。為保證菌種活性，每次條件試驗(yàn)前，需對(duì)菌種進(jìn)行活化培養(yǎng)。取2個(gè)250 mL錐形瓶，分別加入90 mL Fe2+濃度為1 g/L的9K培養(yǎng)基(pH=2.0)以及10 mL的A.ferrivorans或A.ferrooxidans(即按10%的體積分?jǐn)?shù)接種)，測(cè)定初始Eh，置于恒溫振蕩器中，調(diào)節(jié)溫度為25 ℃、轉(zhuǎn)速為170 r/min，培養(yǎng)至Eh為500 mV左右即可作為接種菌種用于條件試驗(yàn)。

表1 9K培養(yǎng)基成分

2.4 接種量對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響

取6個(gè)250 mL錐形瓶，按5%、10%、20%、30%、40%、50%接種比例分別加入A.ferrivorans菌液7.5 mL、15 mL、30 mL、45 mL、60 mL、75 mL，再依次加入Fe2+濃度為1 g/L的9K培養(yǎng)基(pH=2.0)142.5 mL、135 mL、120 mL、105 mL、90 mL、75 mL。測(cè)定初始Eh及Fe2+濃度，置于恒溫振蕩器中，調(diào)節(jié)溫度為25 ℃、轉(zhuǎn)速為170 r/min，開(kāi)始培養(yǎng)，每隔6 h測(cè)定Eh及Fe2+濃度，直至Fe2+氧化完全。

2.5 初始Fe2+濃度對(duì)A.ferrivorans生長(zhǎng)活性的影響

取3個(gè)250 mL錐形瓶，分別加入初始Fe2+濃度為0.3 g/L、0.4 g/L、0.5 g/L的9K培養(yǎng)基(pH=2.0)135 mL以及15 mL的A.ferrivorans菌液，測(cè)定初始Eh及Fe2+濃度，置于恒溫振蕩器中，調(diào)節(jié)溫度為25 ℃、轉(zhuǎn)速為170 r/min，開(kāi)始培養(yǎng)，每隔6 h測(cè)定Eh及Fe2+濃度，直至Fe2+被全部氧化。

2.6 溫度對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響

取2個(gè)250 mL錐形瓶，分別加入135 mL Fe2+濃度為1 g/L的培養(yǎng)基(pH=2.0)以及15 mLA.ferrivorans或A.ferrooxidans菌液。測(cè)定初始Eh及Fe2+濃度，置于恒溫振蕩器中，調(diào)節(jié)溫度為5 ℃、轉(zhuǎn)速為170 r/min，開(kāi)始培養(yǎng)，每隔24 h測(cè)定Eh及Fe2+濃度，其他溫度條件(15、25 ℃)按相同方法依次進(jìn)行。

2.7 A.ferrivorans的耐酸馴化

量取300 mL吸附尾液(成分見(jiàn)表2)至錐形瓶中，加入4.5 g濃硫酸和1.5 g FeSO4·7H2O，攪拌至溶解,再加入300 mL的A.ferrivorans菌液。測(cè)定初始Eh、pH，置于水浴恒溫振蕩器中，調(diào)節(jié)溫度為25 ℃、轉(zhuǎn)速為160 r/min，開(kāi)始培養(yǎng)，每隔12 h測(cè)定Eh、pH。當(dāng)培養(yǎng)液Eh達(dá)到550 mV左右時(shí)，量取此培養(yǎng)液300 mL作為接種菌液，按上述方法進(jìn)行第二、三、四、五次耐酸馴化。

表2 吸附尾液成分

2.8 A.ferrivorans固定化培養(yǎng)

向裝有5 L生物陶粒的反應(yīng)器中加入2 L Fe2+濃度為1 g/L、pH=2.0的9K培養(yǎng)基，再加入0.4 L的A.ferrivorans菌液，測(cè)定初始Eh，調(diào)節(jié)通氣量為 5 L/min，開(kāi)始培養(yǎng)，每隔1 h測(cè)定培養(yǎng)液Eh和Fe2+濃度；待Fe2+氧化完成時(shí)，向反應(yīng)器中加10 g FeSO4·7H2O，當(dāng)Fe2+被完全氧化后，再補(bǔ)加1次 10 g FeSO4·7H2O；為驗(yàn)證細(xì)菌固定化效果，在保證反應(yīng)器中生物陶粒不發(fā)生位置移動(dòng)的前提下，排盡反應(yīng)器中培養(yǎng)液后，不添加菌液，只加2 L Fe2+濃度為1 g/L、 pH=2.0的9K培養(yǎng)基，測(cè)定初始Eh，再調(diào)節(jié)通氣量為5 L/min，培養(yǎng)至Fe2+全部氧化完成，按此方法重復(fù)8次。

細(xì)菌固定化完成后，取少量生物陶粒，加入濃度為4%的戊二醛固定處理，放入溫度為4 ℃的冰箱內(nèi)保存，用于掃描電鏡分析。

2.9 固定化細(xì)菌與游離細(xì)菌氧化Fe2+速率的對(duì)比

細(xì)菌固定化培養(yǎng)結(jié)束后，放出反應(yīng)器中的培養(yǎng)液，將此培養(yǎng)液均分成2份備用。放出反應(yīng)器中的一半陶粒，再加入1份備用培養(yǎng)液，記為A培養(yǎng)液；另1份培養(yǎng)液加入未裝填生物陶粒的反應(yīng)器中，記為B培養(yǎng)液，再向A、B培養(yǎng)液中分別加5 g FeSO4·7H2O，測(cè)定初始培養(yǎng)液的Eh，均在通氣量為5 L/min下培養(yǎng)，每隔1 h測(cè)定Eh和Fe2+濃度，進(jìn)一步驗(yàn)證細(xì)菌在生物陶粒上的固定化效果。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 接種量對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響

細(xì)菌接種量直接影響培養(yǎng)液中的細(xì)菌基數(shù)，從而影響細(xì)菌的整體增殖速度和氧化Fe2+的速率。接種量對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響見(jiàn)圖2。

從圖2(a)可知，培養(yǎng)液初始電位隨著細(xì)菌接種量的增加而增大，不同培養(yǎng)液中的細(xì)菌都在30 h左右開(kāi)始進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，表明接種量對(duì)細(xì)菌遲緩期的影響較小。從圖2(b)可知，接種量從5%提高至50%，F(xiàn)e2+濃度下降的速率越來(lái)越快，表明培養(yǎng)液氧化Fe2+的速率加快，F(xiàn)e2+的氧化時(shí)間縮短。從代謝產(chǎn)物對(duì)細(xì)菌活性的影響[18]以及生產(chǎn)成本考慮，A.ferrivorans的接種量以10%為宜。

3.2 Fe2+初始濃度對(duì)A.ferrivorans生長(zhǎng)活性的影響

對(duì)于A.ferrivorans來(lái)說(shuō)，可利用Fe2+氧化成Fe3+過(guò)程中產(chǎn)生的能量來(lái)維持自身的生長(zhǎng)繁殖。Kevin等[6]的研究表明，A.ferrivorans與A.ferrooxidans的DNA染色體的G+C只有4%不同，因此，A.ferrivorans可能類似于A.ferrooxidans，在產(chǎn)能過(guò)程中也需要Fe2+將電子傳遞給分子氧，傳遞過(guò)程中細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有質(zhì)子消耗，從而驅(qū)動(dòng)ATP的合成來(lái)維持細(xì)菌的活性[19-20]。圖3為Fe2+初始濃度對(duì)A.ferrivorans生長(zhǎng)活性的影響結(jié)果。

圖2 接種量對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響

從圖3可知，氧化還原電位上升的幅度大致相當(dāng)，且Fe2+的氧化速率也大致相當(dāng)，這表明Fe2+的初始濃度對(duì)A.ferrivorans生長(zhǎng)活性的影響較小，細(xì)菌完全可以在Fe2+含量為0.3～0.5 g/L的吸附尾液中較好地生長(zhǎng)和繁殖。

圖3 不同初始Fe2+濃度對(duì)A.ferrivorans生長(zhǎng)活性的影響

3.3 溫度對(duì)A.ferrivorans氧化Fe2+速率的影響

溫度對(duì)A.ferrivorans與A.ferrooxidans氧化Fe2+速率的影響見(jiàn)圖4。

圖4 溫度對(duì)A.ferrivorans與A.ferrooxidans氧化Fe2+速率的影響

從圖4可知，溫度在5～25 ℃時(shí)，2種細(xì)菌氧化Fe2+速率都隨著溫度的升高而加快，A.ferrivorans尤為明顯，說(shuō)明隨著溫度的升高，細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜流動(dòng)性隨之變大，這有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入胞內(nèi)和代謝產(chǎn)物排出胞外，使細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖加快，促使細(xì)菌氧化速率增加。在試驗(yàn)溫度條件下，A.ferrivorans培養(yǎng)液中Eh上升的速度和Fe2+的氧化速率均高于A.ferrooxidans培養(yǎng)液。當(dāng)溫度為5 ℃，可能是由于A.ferrooxidans的細(xì)胞膜呈晶格排列，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸受阻，酶促反應(yīng)停止，導(dǎo)致細(xì)菌幾乎處于停止生長(zhǎng)狀態(tài)，而A.ferrivorans能繼續(xù)生長(zhǎng)并保持較好的氧化性，主要是因?yàn)樵摼陨砭哂心屠浠蛞约爸舅岷铣芍械奶赜谢蜃謇谠诘蜏丨h(huán)境中生長(zhǎng)[21-22]，從文獻(xiàn)[14]也可以推測(cè)，A.ferrivorans特有的TCS功能涉及耐冷調(diào)控。A.ferrivorans與A.ferrooxidans在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)都是在特定酶催化作用下完成的，每一種酶都有合適的酶促反應(yīng)溫度，溫度的變化影響酶促反應(yīng)率，進(jìn)而影響菌體的活性，結(jié)合新疆酸法地浸鈾礦山所處的氣候條件，A.ferrivorans更適于用作浸鈾的目標(biāo)菌種。

3.4 A.ferrivorans的耐酸馴化

在細(xì)菌生長(zhǎng)和繁殖過(guò)程中，機(jī)體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)大多是酶促反應(yīng)，而酶促反應(yīng)必須在一定的pH范圍內(nèi)進(jìn)行，在此范圍內(nèi)只要條件適合，酶促反應(yīng)率達(dá)到最高，細(xì)菌生長(zhǎng)活性最好，所以培養(yǎng)液的酸堿度是影響細(xì)菌生長(zhǎng)活性的重要因素之一。細(xì)菌耐酸馴化試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5，圖中1～5代表馴化次數(shù)。

圖5 A.ferrivorans耐酸馴化試驗(yàn)

從圖5(a)可知，A.ferrivorans第1次耐酸馴化時(shí)，細(xì)菌緩慢生長(zhǎng)期較長(zhǎng)，約為96 h；隨著馴化次數(shù)增加，緩慢生長(zhǎng)期縮短，對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期提前，細(xì)菌耐受酸的能力明顯增強(qiáng)。表明A.ferrivorans在酸度較高的培養(yǎng)液中形成越來(lái)越完善的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制，使細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)能高度有序進(jìn)行。從圖5(b)可知，當(dāng)培養(yǎng)液pH=0.31時(shí)，A.ferrivorans仍能保持較好的生長(zhǎng)活性和氧化性，這也表明，A.ferrivorans經(jīng)耐酸馴化后，完全適應(yīng)酸法地浸采鈾礦山吸附尾液環(huán)境。

3.5 A.ferrivorans固定化培養(yǎng)

在自然界中，細(xì)菌往往并不是以游離態(tài)存在和生長(zhǎng)繁殖，而是會(huì)成群吸附到固體表面，共同分泌以多糖、蛋白質(zhì)和DNA為主要成分的黏液到細(xì)胞外，形成多層有序的群體結(jié)構(gòu)——能把自己包裹起來(lái)的生物膜。生物膜上分布有許多微小孔道，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi)、代謝產(chǎn)物排出膜外，維持整個(gè)生物膜內(nèi)細(xì)菌群體的生長(zhǎng)和繁殖[23]。在適宜的生長(zhǎng)環(huán)境下，A.ferrivorans菌也有形成生物膜的特點(diǎn)。

A.ferrivorans固定化培養(yǎng)試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)液溫度為19～20 ℃，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6、圖7，圖6中的1～10代表固定化培養(yǎng)次數(shù)。

圖6 A.ferrivorans在生物陶粒上的固定化培養(yǎng)

從圖6可知，對(duì)細(xì)菌進(jìn)行第2次固定化培養(yǎng)時(shí)，F(xiàn)e2+的氧化速率約為第1次的2倍，這是由于在第1次固定化培養(yǎng)后，在不更換培養(yǎng)基的情況下，直接補(bǔ)加2次FeSO4·7H2O進(jìn)行靜態(tài)培養(yǎng)，在此期間，可能生物膜在陶粒表面已初步形成，從而加快了氧化速率。為驗(yàn)證細(xì)菌是否形成生物膜，從第2次開(kāi)始，只添加培養(yǎng)基未添加菌液，隨著培養(yǎng)液更換次數(shù)的增加，反應(yīng)器內(nèi)細(xì)菌氧化等量Fe2+的速率也逐步增大，至第8次開(kāi)始穩(wěn)定在3 h左右。表明陶粒表面生物膜逐漸生成，膜內(nèi)細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖隨之加快，并且從第8次起，細(xì)菌在生物膜內(nèi)生長(zhǎng)和繁殖開(kāi)始趨于穩(wěn)定，氧化Fe2+的速率穩(wěn)定在0.33 g/(Lh)左右。

圖7 生物陶粒表面掛膜前后SEM圖像

從圖7(a)可知，生物陶粒表面比較粗糙，分布著不規(guī)則的紋理狀結(jié)構(gòu)和發(fā)育良好的孔隙，這為A.ferrivorans的附著提供了充足的場(chǎng)所，對(duì)比圖7(a)，從圖7(b)可以看出，生物陶粒表面形成了較厚且不均勻的生物膜，生物膜上可見(jiàn)利于細(xì)菌代謝產(chǎn)物排出和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入的微孔[24-25]，這些微孔也為細(xì)菌進(jìn)出生物膜提供了通道。

3.6 固定化細(xì)菌與游離態(tài)細(xì)菌氧化Fe2+活性對(duì)比

通過(guò)固定化細(xì)菌與游離態(tài)細(xì)菌氧化速率對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證A.ferrivorans生物膜形成后氧化Fe2+的效果，結(jié)果見(jiàn)圖8。

從圖8可知，A培養(yǎng)液中Eh上升的速度和細(xì)菌氧化速率明顯高于B培養(yǎng)液,表明固定化細(xì)菌和游離態(tài)細(xì)菌協(xié)同氧化Fe2+的速率高于游離態(tài)細(xì)菌單獨(dú)氧化的速率，即A.ferrivorans在生物陶粒上進(jìn)行固定化培養(yǎng)有利于加快Fe2+的氧化速率，有助于解決以往細(xì)菌浸鈾過(guò)程中Fe2+氧化速率較慢的問(wèn)題。

4 結(jié) 論

(1)接種量對(duì)A.ferrivorans的緩慢生長(zhǎng)期影響較小，考慮時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，A.ferrivorans的接種量宜為10%左右；Fe2+的初始濃度為0.3～0.5 g/L時(shí)，對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)活性影響較小，表明吸附尾液中Fe2+含量為0.3～0.5 g/L能滿足A.ferrivorans較快生長(zhǎng)繁殖。

圖8 A.ferrivorans固定化培養(yǎng)后氧化Fe2+速率對(duì)比試驗(yàn)

(2)溫度為5～25 ℃時(shí)，A.ferrooxidans的最大氧化速率為0.018 g/(Lh)，A.ferrivorans為0.024 g/(Lh)，與A.ferrooxidans相比，A.ferrivorans更適應(yīng)新疆酸法地浸鈾礦山尾液的低溫環(huán)境。

(3)A.ferrivorans經(jīng)多次耐酸馴化，細(xì)菌能在高酸(pH=0.31)培養(yǎng)液中保持較好的生長(zhǎng)活性，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝要求。

(4)A.ferrivorans經(jīng)過(guò)多次固定化培養(yǎng)，陶粒表面生物膜逐漸生成，氧化Fe2+速率持續(xù)加快，最大氧化速率達(dá)到0.33 g/(Lh)，固定化細(xì)菌和游離態(tài)細(xì)菌協(xié)同氧化等量Fe2+的速率是游離態(tài)細(xì)菌單獨(dú)氧化的3.4倍，A.ferrivorans在生物陶粒上的固定化，大幅提高了氧化Fe2+的速率。

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