淺析生物冶金實驗室科研管理

隨著生物冶金技術及其應用水平的日益發展，相關的生物冶金實驗室也日益增多，但是大多缺乏系統而科學的科研管理條例。為了進一步規范實驗室管理，本文初步分析了生物冶金的科研特點，從而有針對性地探討一些可行的科研管理方針和條例，以期對我國的生物冶金學科發展提供幫助。

1 生物冶金實驗室科研特點

人們首先接觸到的是生物冶金的應用，而非理論。直到20世紀50年代，科學家們從膽水中發現了多種浸礦菌種，才開始從理論水平上認識生物冶金[3]。正是由于這種歷史淵源，使得生物冶金研究更注重于應用。但是理論研究也是生物冶金領域的必要環節，它較大程度上推進了工業應用發展。只是如何把握理論研究的度，避免跟其他專業實驗室的研究重復，是個值得考慮的問題。

1.1 基礎理論研究

由于生物冶金是一個交叉學科，基礎理論研究涉及到生物學、礦物學和生物-礦物作用三個方面，但是其研究深度又不及其他基礎學科。如生物學方面的研究，無需過深地涉入到生命科學，能量代謝、電子傳遞規律等方面，應做到“點到為止”，從“面”上了解并認識生物冶金。

簡單而言，生物冶金三個方面的研究主要包括如下內容:(1)生物學方面:著重于篩選、富集并馴化高效浸礦微生物，研究微生物在浸礦過程中的生態學規律，探明微生物協同作用機制，揭示環境因素、浸出參數等對微生物功能及活性在細胞及基因層面上的影響。(2)礦物學方面:著重于闡明生物浸出過程中的礦物溶解機制。電化學方法是研究礦物氧化過程的有效手段，另外，synchrotron XRD，XPS等方法的引進對研究礦物溶解過程中晶格結構的變化、中間產物的生成等提供了有力幫助。(3)生物-礦物作用機制是生物冶金的重點和難點，包括生物浸出機理、界面鈍化機制、微生物吸附機制等研究內容，從而闡明生物對礦物的作用全過程，揭示不同菌種對礦物的作用類型、作用方式及作用時段，建立礦物生物作用模型，為半工業試驗中操作參數的調整提供指導。

1.2 應用研究

生物冶金應用研究是指有針對性地應用基礎理論研究成果或針對實際生產中遇到的問題或難點進行分析、研究，并提出解決方案。盡管生物冶金的應用已有一段歷史，但是其推廣應用受到了一定的限制，主要原因體現在實驗室理論研究成果與工業應用的差距較大，具體如下:(1)缺乏高效且適合工業應用的優良浸礦微生物;(2)針對不同菌種、不同礦石類型和不同浸出工藝的生物冶金工程化設計有一定難度;(3)礦石類型復雜多樣(原生硫化礦、次生硫化礦、氧化礦和多金屬伴生、共生等)、有毒離子較多、環境因素多變等嚴重影響微生物的生長及活性;(4)生物冶金浸出速率慢、周期長(堆浸、地浸等)或能耗高、成本高(攪拌浸出)等。

針對上述難點，生物冶金領域已經開展了將近60年的研究，主要包括:(1)建立生物冶金菌種資源庫，并有針對性地從中篩選和馴化具有耐寒、耐高溫、耐高鹽、抗毒性離子等能力的高效浸礦微生物;(2)建立靈活多變的生物冶金工程化設計體系，從而適應于多雨、干旱、高寒、高熱等環境因素以及缺酸、交通不發達等地區;(3)開發并發展相關生物冶金關鍵技術，如黃銅礦的生物浸出，高鐵、高電位體系的萃取電積技術和粉礦造球堆浸等。只有真正解決生物冶金工業應用的難點，才能進一步推廣生物冶金技術，使之真正成為繼火法冶金、傳統濕法冶金之后的新型實用技術。

2 生物冶金實驗室科研管理制度

2.1 開展多學科交叉研究，兼顧生物學和礦物學兩方面的學習

生物冶金是一門新興學科，研究人員需具備礦物學和生物學知識。如要培養或塑造生物冶金專業人才，在教學上，需要較為全面而科學的設計相關課程，如給生物學背景研究人員增設礦物學、電化學、礦物加工學等課程;而給礦物學背景研究人員增設微生物學、生態學、生物工程等課程。另外，在科學研究上，需教授相關研究人員生物學和礦物學方面的實驗手段和技巧，并添置儀器設備。

2.2 理論研究上，采取“點到為止”的研究策略，不宜過深探討生物水平上的微觀機制

生物冶金基礎理論研究的重點是“微生物及其在礦物浸出中的作用”，但是在研究上很容易走向一個誤區，那就是“微生物生長及代謝機制”。在專業生物實驗室，生物生長及代謝機制是研究重點及熱點，是代表理論研究水平并容易出“大成果”的區域，但是在生物冶金實驗室，不宜過深探討“微生物的生長及代謝”，而宜將重點放在“微生物-礦物相互作用”研究上，這樣才能代表交叉學科的特色。

2.3 應用研究上增加半工業、工業水平試驗研究，從而擴大與企業的合作

實驗室理論研究成果應用到工業生產必須經過一系列的擴大試驗，也稱之為半工業或工業試驗。擴大試驗的目的是盡可能縮小理論與實踐的差距。目前生物冶金工藝常見的有兩種:生物堆浸和生物攪拌浸出。生物堆浸由于礦石用量較大，在工業應用之前一般需要經過小、中、大型柱浸和小、中堆浸半工業試驗。

2.4 實驗室內部加強討論，促進交流，鼓勵創新，共享資源，并與國內外著名高校及科研院所開展合作交流

實驗室內部加強討論，促進交流，是為了讓科研人員增加更多生物冶金知識，了解他人研究方向，避免重復研究，另外還可以學習他人的先進性成果，尤其是一些前沿手段及技術，更重要的是可以獲得從他人角度提出的一些見解獨到的建議，往往這些建議為關鍵問題的解決或方向的創新性提供很大的幫助。

2.5 創新和完善運行管理機制，加強實驗室的管理服務和技術支撐功能

實驗室的科研人員需要的不是簡單的管理而是完善的服務，實驗室應努力構建優質的服務體系和支撐平臺，讓科研人員能夠最大限度地把他們的精力、好奇心、創新力用到科研工作中。為此，實驗室每個研究部門需配備秘書，將科研人員的大多數事務性工作承擔下來，并配備科學儀器購置的商務談判專家負責詢價、談判和采購等繁瑣的程序，而指標和性能由科學人員決定。

參考文獻

[1]Rawlings，D.E.Heavy metal mining using microbes[J].Annual review of microbiology，2002，56:65～91.