地浸采鈾溶液中共存離子對氧化亞鐵硫桿菌活性的影響

王清良,邱冠周，余潤蘭，胡鄂明,張洪燦,熊 驍

(1.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；2.南華大學核資源工程學院，湖南 衡陽 421001)

地浸采鈾溶液中共存離子對氧化亞鐵硫桿菌活性的影響

王清良1，2,邱冠周1，余潤蘭1，胡鄂明2,張洪燦2,熊 驍2

(1.中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083；2.南華大學核資源工程學院，湖南 衡陽 421001)

地浸采鈾；共存離子；氧化亞鐵硫桿菌(T.f)；活性

日本福島核事故之后，雖然世界核電的發展驟然放緩，且我國政府出臺了“國四條”，規定在核電安全規劃出臺之前暫停審批新項目。但我國作為一個人口眾多、能源問題十分突出的大國，不可能放棄核電，發展核電是不可替代的選擇[1-2]。我國核電將在確保安全的前提下健康、穩步發展[3]。如何提供足夠多的天然鈾以滿足核電建設的需要，對我國鈾礦工業來說將是一個巨大的挑戰。目前，低品位、難處理鈾礦成為當今和今后開采的主要資源，低品位、難處理的鈾礦資源給科研人員提出了挑戰，必須研究新技術、新方法，例如地浸、原地爆破浸出、堆浸等工藝，降低低品位礦的采冶成本[4-5]。

本文針對鈾礦浸出中可能存在的多種離子對T.f活性的影響，采用經過某地浸采鈾礦山吸附尾液馴化的T.f，分別進行了單一離子和多種離子共存時對T.f的活性影響試驗，可為今后細菌浸鈾的應用提供參考依據。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

1.1.1 鈾浸出液成分

1.1.2 菌種和培養基

試驗所用菌種從某鈾礦山酸性礦坑水中取得，并經過某地浸采鈾礦山吸附尾液的馴化，已基本能適應地浸采鈾吸附尾液環境。細菌于HZQ-C型空氣浴振蕩器上進行振蕩培養，培養基成分見表2。

表1 某地浸采鈾礦山浸出液成分

表2 培養基成分

1.2 細菌對離子的耐受性實驗方法

2 實驗結果與討論

地浸采鈾單一離子對T.f活性影響試驗結果見圖1～9。

圖1 T.f耐受試驗

圖2 T.f耐受試驗

圖3 T.f耐受不同Cl-濃度試驗

圖4 T.f耐受不同Zn2+濃度試驗

從圖3可以看出，Cl-濃度對T.f活性有明顯影響，當Cl-濃度為0.40～3.20g·L-1時，隨著Cl-濃度升高，T.f活性越來越差，而且生長曲線的延滯期、對數期分界不明顯。當Cl-濃度為0.40g·L-1時，接種后的菌液在第3天氧化還原電位即達到650mV，而Cl-濃度為3.20g·L-1時，達到同樣的氧化還原電位則需要6天，與文獻[10]結果基本吻合。

從圖4可以看出，當Zn2+濃度為0.05～0.4g·L-1時，Zn2+濃度對T.f活性影響不大，但延滯期和對數期分界不明顯。

從圖5可以看出，Cu2+離子濃度對T.f活性影響較大，當Cu2+離子濃度為0.10～3.2g·L-1時，雖然T.f仍有活性，T.f生長曲線基本相同，但其延滯期相差較大。當Cu2+離子濃度達到3.2g·L-1時，氧化還原電位在第7天才開始較快升高，T.f延滯期由3天延長至7天。在未馴化前Cu2+對T.f生長活性的影響較大，經馴化一段時間后，能在較高Cu2+濃度的培養基中生長，與文獻[6]和文獻[9]基本一致。

圖5 T.f耐受不同Cu2+濃度試驗

圖6 T.f耐受不同Mn2+濃度試驗

從圖6可以看出，當Mn2+濃度為0.05～0.40g·L-1時，Mn2+濃度對T.f活性影響不大，延滯期基本相同。

從圖7可以看出，Cr3+對T.f活性的影響與Mn2+相似，當Cr3+濃度為0.05～0.40g·L-1時，Cr3+濃度對T.f活性影響不大，延滯期為2天，比Mn2+少1天。

從圖8可以看出，U對T.f活性存在較大影響，隨著U濃度提高，T.f活性不斷降低，T.f延滯期增長。當U濃度達到1.60g·L-1時，T.f已失去活性，氧化還原電位基本不變，與文獻[11]基本一致。

圖7 T.f耐受不同Cr3+濃度試驗

圖8 T.f耐受不同U濃度試驗

圖9 T.f耐受不同F-濃度試驗

從圖9可以看出，F-對T.f活性影響最大，低濃度的F-都將嚴重影響T.f活性。當F-濃度為0.05g·L-1時，T.f已基本失去活性。這要求在進行菌種選育的時候，根據使用環境條件，首先盡可能選育得到對F-具有一定耐受性的原生菌株。結合后續的馴化、誘導技術，對T.f進行進一步的耐F-馴化，可望使T.f的耐F-濃度得到較大幅度提高[12,14]。但地浸采鈾浸出液中F-濃度很低，如1.5 mg·L-1，T.f完全能夠適應地浸采鈾環境條件。

3 結論

3)所選育的試驗菌種對F-非常敏感，其耐受F-濃度僅為20 mg·L-1左右；如浸出液中F-濃度較高，這要求在進行菌種選育的時候，首先盡可能選育得到對F-具有一定耐受性的原生菌株。結合后續的馴化、誘導技術，對T.f進行進一步的耐F-馴化，可望使T.f的耐F-濃度得到較大幅度提高。

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Effects of coexisting ions on activity of thiobacillus ferrooxidans in in-situ leaching of uranium

WANG Qing-liang1,2，QIU Guan-zhou1，YU Run-lan1，HU E-ming2，ZHANG Hong-can2，XIONG Xiao2

(1.School of Minerals Processing and Bioengineering，Central South University，ChangSha 410083，China；2.School of Nuclear Resource，University of South China，Hengyang 421001 ，China)

in-situ leaching of uranium;coexisting ions；thiobacillus ferrooxidans(T.f)；activity

2014-06-02

國家自然科學基金項目資助(編號:51154003);礦業工程湖南省重點學科資助

王清良(1969-)，男，湖南寧鄉人，博士研究生，主要從事微生物浸礦技術和溶浸采鈾技術研究,E-mail:nhwql@sina.com。

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1004-4051(2015)06-0116-04