湖南冷水江锡矿山尾矿库细菌富集群落与辉锑矿的相互作用及其群落演替

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单位中国地质大学环境学院;中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室;
来源地球科学
出版年2023
期号11
摘要
为了从群落水平上探讨细菌对辉锑矿的溶解释放作用,从湖南锡矿山尾矿库尾矿渣中富集了细菌群落,开展了其与辉锑矿相互作用的实验研究.通过湿化学方法检测实验过程中pH和锑含量的变化、用16S rRNA高通量测序检测实验过程中细菌群落的变化,用X射线粉晶衍射仪(XRD)检测微生物与矿物相互作用后矿物相的变化,进而揭示群落水平上微生物与辉锑矿相互作用的机制及相互作用过程中细菌群落的演替.结果表明在好氧条件下细菌群落可以以乳酸钠为碳源进行异养生长,造成溶液pH的升高,进而导致辉锑矿的溶解.实验初期辉锑矿溶解释放的三价锑迅速被氧化成五价锑,但第9 d之后三价锑开始在溶液中积累,在实验结束时浓度比五价锑略高.溶液中五价锑的浓度在第12 d之前持续上升,之后下降,直至实验结束.溶液中锑含量的升高,对细菌群落进行了强烈的筛选作用.实验过程中细菌群落均以对As/Sb等多种重金属具有抗性的草螺菌属(Herbaspirillum)占绝对优势,但其相对丰度在第11 d之后有所下降.具有锑氧化能力的细菌类群如副球菌属(Paracoccus)、博斯氏菌属(Bosea)等在群落中的相对丰度较低,导致辉锑矿溶解释放出来的三价锑不能被完全氧化.XRD结果显示辉锑矿与细菌群落作用后生成了含有五价锑的锑酸钠,这与溶液中五价锑浓度的下降相吻合.该结果为进一步理解锡矿山自然环境中细菌群落对含锑矿物的溶解、锑的氧化、迁移和转化的影响提供了新的认识.

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