胞外聚合物同铁离子交互作用及对微生物分解黄铁矿的影响#虞艳云，李明明，彭书传，李青，周跃飞，陈天虎，岳正波**510152025303540（合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥230009）摘要：本实验研究了不同pH下，Fe3+同嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans，简称A.f)胞外聚合物（ExtracellularPolymericSubstances，简称EPS）交互作用及对黄铁矿分解的影响。通过Zeta电位和循环伏安法分析测试研究了EPS与含铁EPS溶液的电化学性质，发现在低pH下EPS与含铁EPS呈正电荷性，易于吸附在呈负电荷性的黄铁矿表面，并且含铁EPS溶液更有利于黄铁矿的氧化反应。黄铁矿分解实验结果表明pH较低时EPS对Fe3+氧化分解黄铁矿的促进效果不明显，在pH较高时EPS能明显增强Fe3+对黄铁矿的分解作用。关键词：胞外聚合物；Fe3+；黄铁矿；pH；Zeta电位；循环伏安曲线中图分类号：P578.2+92;Q939.99InteractionofextracellularpolymericsubstancesandFe3+anditseffectonmicrobialdecompositionofpyriteYUYanyun,LIMingming,PENGShuchuan,LIQing,ZHOUYuefei,CHENTianhu,YUEZhengbo(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009)Abstract:ThisstudyinvestigatedtheinteractionofFe3+andextracellularpolymericsubstances(EPS)ofAcidithiobacillusferrooxidansanditseffectonmicrobialdecompositionofpyriteunderdifferentpH.TheelectrochemicalcharacteristicofEPSandiron-containingEPSwereanalyzedbythemeasurementofZetapotentialandcyclicvoltammetrycurves.ResultsshowedthatbothEPSsolutionwerepositivelychargedatlowerpHandcouldbeeasilyattachedtothenegativelychargedsurfaceofpyrite,andiron-containingEPSsolutionismoreconducivetotheoxidationreactionofpyrite.ExperimentalresultsofthepyritedecompositionindicatedthatthepromotingeffectofEPSonthedecompositionprocessofpyriteoxidizedbyFe3+wasnotobviousatlowerpH,whereasthepromotingeffectswassignificantathigherpH.Keywords:EPS;Fe3+;pyrite;pH;zetapotential;cyclicvoltammetrycurves0引言目前，酸性矿山排水（Acidminedrainage，简称AMD）已经成为世界范围的环境污染问题，它普遍的存在于各硫化物矿区中。研究如何从源头上采取措施来降低尾矿中的黄铁矿等硫化物氧化速率，最终解决AMD污染问题是环境学、地质学和矿物学等领域的研究热点。因此，针对黄铁矿的化学分解与生物分解过程，国内外学者开展了一系列包含微生物和矿物之间相互作用的研究。近年来有关细菌胞外聚合物（ExtracellularPolymericSubstances,简称EPS）在微生物与矿物体系中所起到的作用越来越受到关注[1-3]。EPS在微生物分解矿物界面过程中主要有两种作用，一是作为联系矿物表面和细胞的媒基金项目：国家自然科学基金(41102214);教育部博士点基金新教师类(2010JYXJ0789)作者简介：虞艳云（1990-），女，硕士，主要研究方向：水污染处理方向通信联系人：岳正波（1980-），男，副教授，主要研究方向：固体废弃物能源化和污水生物处理.zbyue@hfut.edu.cn-1-介。EPS可以在细菌和矿物表面之间形成特殊的反应微环境[4]。Yu等[5]研究认为细菌表面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，Acidithiobacillusferrooxidans吸附于矿物表面的能力有所下降。Hameit等[6]在研究生物浸矿过程中发现，胞4550556065外聚合物能够促使菌体细胞吸附到矿物表面，以Fe2+或黄铁矿培养的细菌所产生的EPS能够加快金属硫化物的溶解。二是EPS自身参与矿物的分解过程。Welch等[7]指出EPS中的有机组分提供质子促进矿物分解，王朝华等[8]研究了葡萄糖、精氨酸、葡糖醛酸、柠檬酸等EPS的特征组分在分解黄铁矿中的作用。国内外学者还研究了微生物及EPS分解矿物过程的影响因素，如体系酸碱度、亚铁离子、温度、溶解氧、营养物质浓度等[9-13]。有研究表明EPS对不同矿物吸附的强度不同，EPS和矿物相互作用的复杂性与EPS的组分和矿物表面的性质有关系，EPS特殊的分散性质与矿物类型、配位官能团、偏酸性和pH值有...