细菌冶金
细菌冶金
细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。
它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
细菌冶金始于1974年，当时美国科学家Colmer和Hinkle从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化
硫硫杆菌（T.thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。
至此细菌冶金技术开始发展起来。
在美国，约有10％的铜系应用此法生产所得，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶钢法，每年就可回收铜72 000t。
更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。
据报导，在加拿大安大略州伊利澳特湖地区，至少有三个铀矿公司在进行这项工作。
如斯坦洛克公司从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水处理大量贫矿，每月可回收铀的氧化物7000kg。
近年来，我国细菌冶金的研究和应用也有了相当的发展，利用细菌冶金法炼铜和回收铀具有一定的规模。
目前细菌治金已发展成了一种重要的冶炼手段，利用此法可以来冶铜、铅、锌、金、银、锰、镍、
铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、铊、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。
（一）细菌冶金的原理
关于细菌从矿石中把金属溶浸出来的原理，至今仍在探讨之中。
有人发现，细菌能把金属从矿石中溶浸出来是细菌生命活动中生成的代谢物的间接作用，或称其为纯化学反应浸出说，是指通过细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸或硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中的有用金属。
硫酸和硫酸铁溶液是一般硫化物矿和其它矿物化学浸提法（湿法冶金）中普通使用的有效溶剂。
例如氧化硫硫杆菌和聚硫杆菌能把矿石中的硫氧化成硫酸，氧化亚铁硫杆菌能把硫酸亚铁氧化成硫酸铁。
其反应式如下：
2S+3O2+2H2O→2H2SO4
4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O
通过上述反应，细菌得到了所需要的能量，而硫酸铁可将矿石中的铁或铜等转变为可溶性化合物而从矿石中溶解出来，其化学过程是：FeS2（黄铁矿）+7Fe2（SO4）3+8H2（）→15FeSO4+8H2SO4
Cu2S（辉铜矿）+2Fe2（SO4）3→2CuSO4+ 4FeSO4+S
有关的金属硫化物经细菌溶浸后，收集含酸溶液，通过置换、萃取、电解或离子交换等方法将各种金属加以浓缩和沉淀。
有的研究者认为细菌冶金的原理是细菌对矿石具有直接浸提作用。
他们发现，一些不含铁的铜矿如辉铜矿、黝铜矿等不需要加铁，氧化亚铁硫杆菌同样可以明显地将铜浸出；也就是说，细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过物理化学接触把金属溶解出来。
有的研究者还发现，某些靠有机物生活的细菌，可以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从矿石中溶解出来。
电子显微镜照片也证实：氧化硫硫杆菌在硫结晶的表面集结后，对矿石浸蚀有痕迹。
此外，微生物菌体在矿石表面能产生各种酶，也支持了细菌直接作用浸矿的学说。
（二）细菌冶金中的微生物及培养条件
参与细菌冶金的微生物有很多种，主要有以下几种：氧化硫硫杆菌、排硫杆菌（T．thioparus）、脱氨硫杆菌（T．denitrificans）和一些异养菌、氧化亚铁硫杆菌（如芽孢杆菌属、土壤杆菌属）等。
细菌冶金中的微生物多为化能自养型细菌，它们一般多耐酸，甚至在pH1以下仍能生存。
有的菌能氧化硫及硫化物，从中获取能量以供生存。
表1中列举了细菌冶金中几种主要细菌的特征。
在培养冶金的细菌时，首先应根据矿石种类及其各种组分与杂质情况不同，选出适宜的菌种。
必要时可通过育种的方法使菌株增强对
全属的耐受性及溶浸效率。
其次，配制适宜的培养基以扩大培养所需细菌。
由于冶金菌多为自养型细菌，培养基中一般不需加入磷源，但需加入硫酸胺或硝酸钾、磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁、硫等作为N及矿物质来源。
培养基的pH以3～4为宜。
培养温度为28～32℃。
培养过程中必须通气以利繁殖。
一般在培养过程中应避免阳光照射。
有人曾设计了一种新的“9K”培养基，每毫升培养基可获细菌细胞2～4×108个，为培养大量细菌应用于冶金工业提供了有利条件。
表1 细菌冶金中几种主要细菌特征
三）细菌冶金的方法
根据矿石的配置状态，其生产形式主要有以下三种：
1．堆浸法通常有矿山附近的山坡、盘地、斜坡等地上，铺上混凝土、沥清等防渗材料，将矿石堆集其上，然后将事先准备好的含菌溶浸液用泵自矿堆顶面上浇注或喷淋矿石的表面（在此过程中随之带入细菌
生长所必须的空气），使之在矿堆上自上而下浸润，经过一段时间后浸提出有用金属。
含金属的侵提液积聚在矿堆底部，集中送入收集池中，而后根据不同金属性质采取适当方法回收有用金属。
回收金属之后的含菌溶浸液经用硫酸调节pH后，可再次循环使用。
这种方法常占用大面积地面，所需劳动力亦较大，但可处理较大数量的矿石，一次可处理几千到几十万吨。
2．池浸法在耐酸池中，堆集几十至几百t矿石粉，池中充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以增大冶炼速度。
这种方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。
3．地下浸提法这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。
这种方法大多用于难以开采的矿石、富矿开采后的尾矿、露天开采后的废矿坑、矿床相当集中的矿石等。
其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，其溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理。
这种方法的优点是，矿石不需运输，不需开采选矿，可节约大量人力和物力，矿工不用在矿坑内工作，增加了人身安全度，还可减轻环境污染。
（四）细菌冶金的优点及限制
细菌冶金与其它冶炼方法相比具有许多独特的优点：
1．普通方法冶炼金属要采矿、选矿、高温冶炼，而细菌冶金可以在常温、常压下，将采、选、冶合一，因此设备简单、操作方便，工艺条件易控制、投资少、成本低。
例如加拿大、印度、前苏联等国家利用细菌法溶浸铀矿，其成本仅为其它方法的一半，而且还可综合回收铁、钇及其它稀土金属。
2．适宜处理贫矿、尾矿、炉渣，小而分散的富矿和某些难以开采的矿及老矿山废弃的矿石等，可达到综合利用的目的。
3．细菌可以完成人工采矿无法完成的采矿任务。
因为细菌个体非常小，可随水钻进岩石和矿渣的微小缝隙里，把分散的金属元素集中成为可用的金属。
4．传统的开采及冶炼技术常常产生巨大的露天矿坑和大堆废矿石与尾矿，导致地表的破坏；冶炼硫化矿和燃烧高硫煤产生尘埃和SO2均危害环境，而细菌冶金对地表的破坏降低到最低限度，亦无须熔炼硫化矿，减少了公害。
细菌冶金技术虽已取得了很大的发展，但也存在着一些需要解决的问题。
如工艺放大、金属回收周期、回收率、经济核算问题等。
这就需要水文地质学、水文地理学、采矿工艺学、微生物学等工作者共同协作，以便把细菌冶金技术推向新的发展阶段。
细菌冶金的原理
细菌冶金的原理细菌冶金是一种利用微生物的代谢活动来提取金属的新技术。
通过细菌的生物化学过程，可以将金属从矿石中溶解出来，并使其转化为可利用的形式。
这种方法相对于传统的冶金方法来说，具有环保、高效、低成本等优势。
细菌冶金的原理主要包括两个方面：细菌的代谢活动和金属的溶解与沉淀。
细菌的代谢活动对金属的溶解起着关键作用。
细菌通过吸收周围环境中的阳离子金属离子，并通过细胞内的代谢活动将其还原成为金属离子。
这种还原反应是通过细菌体内的特定酶催化完成的。
这些酶可以与金属离子中的氧化态进行还原反应，使金属离子转化为金属原子或金属离子。
金属的溶解与沉淀是细菌冶金中另一个重要的过程。
细菌通过产生特定的有机酸或氧化剂来溶解金属矿石中的金属。
这些有机酸或氧化剂可以与金属矿石中的金属形成络合物或氧化物，使金属离子从矿石中溶解出来。
同时，细菌还能通过产生特定的沉淀剂来沉淀金属离子。
这些沉淀剂可以与金属离子发生反应，使金属离子转化为金属沉淀物，从而实现金属的提取与回收。
细菌冶金的过程可以分为两个阶段：生物浸出和生物沉淀。
生物浸出是指通过细菌的代谢活动将金属从矿石中溶解出来的过程。
在这个过程中，细菌通过产生特定的酸或氧化剂来溶解金属矿石中的金属。
这些酸或氧化剂可以与金属矿石中的金属形成络合物或氧化物，使金属离子从矿石中溶解出来。
生物浸出的优势在于其反应速度快、温度低、环境友好，并且可以处理含金属的低品位矿石。
生物沉淀是指通过细菌的代谢活动将金属离子转化为金属沉淀物的过程。
在这个过程中，细菌通过产生特定的沉淀剂来沉淀金属离子。
这些沉淀剂可以与金属离子发生反应，使金属离子转化为金属沉淀物，从而实现金属的提取与回收。
生物沉淀的优势在于其反应选择性高、产物纯度高、操作简单，并且可以处理含有多种金属的废水或溶液。
细菌冶金技术在金属提取领域具有广阔的应用前景。
目前，已经有多种金属如铜、镍、锌、铅等通过细菌冶金技术成功地进行了提取。
细菌冶金不仅可以降低金属提取的成本，减少对自然资源的依赖，还可以减少对环境的污染。
微生物问答题整理
微生物问答题整理一、原核微生物1、巴斯德关于自然发生说的实验对于微生物学的进步，对于微生物学的方法学的影响，对于生命起源的观点以及食物保存等都有着巨大作用。
简要解释他的实验设计对以上所列主题的影响。
2、详述微生物发酵途径及有益产品主要途径：emp途径，产物：乳酸hmp途径，产物：乳酸、乙醇、co2ed途径，产物：3、为什么抗生素能够遏制或杀掉病原体细菌而对人体细胞的毒性却不大？举例说明请问：抗生素的促进作用主要阻碍病原微生物的新陈代谢过程，从而起著杀菌或杀菌作用。
抗生素的作用原理大体可概括以下方式：（1）抑制细菌细胞壁的合成（如青霉素）；（2）影响细菌细胞膜的通透性（如多粘菌素）；（3）抑制菌体蛋白质的合成（如氯霉素、四环素）；（4）抑制细菌核酸合成（如灰黄霉素）。
细菌就是原核生物，其细胞壁的结构和共同组成成分与人体的相同，格兰氏阳性菌细胞壁成分就是肽聚糖和磷壁酸，格兰氏阴性菌细胞壁成分就是类脂和蛋白，而人类则就是磷脂，蛋白质（与菌类相同种类的）和多糖。
抗生素就是存有针对性的。
所以不会杀死正常体细胞，而只会杀菌。
4、列表比较革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁结构特征项目1、革兰氏染色反应2、肽聚糖层3、磷壁酸4、外膜5、脂多糖（lps）6、类脂和脂蛋白含量7、鞭毛结构8、对机械力的抗性革兰氏阳性菌能阻留结晶紫而染成紫色厚，层次多多数含有无无革兰氏阴性菌可经脱色而复染成红色薄，一般单层无有有低（仅抗酸性细菌含类脂）高基体上着生两个环强基体上着生四个环弱9、细胞壁抗溶菌酶10、对青霉素和磺胺11、产毒素强脆弱以外毒素居多弱不脆弱以内毒素居多5、详细表明革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁结构的优劣。
6、青毒素的制菌机制如何？为何它对活动期细胞违宪？7、何谓革兰氏染色法？它在理论与课堂教学方面有何关键意义？革兰氏染色指c.gram于1884年发明的一种鉴别不同类型细菌的染色方法。
二、真核微生物1、试述酿酒酵母（saccharomycescerevisiae）的生活史2、什么是单细胞蛋白？为什么酵母菌是一种优良的单细胞蛋白？三、病毒什么就是烈性噬菌体？详述其水解性生活周期。
周德庆第三版《微生物学》第八章部分名词解释及思考题答案
第八章微生物的生态名词解释1、微生物生态学：微生物生态学是生态学的一个分支，它研究对象是微生物生态系统的结构及其与周围生物及非生物环境系统间相互作用的规律。
29、正常菌群：生活在健康动物各部位，数量大、种类较稳定且一般是有益无害的微生物，称为正常菌群。
30、宏基因组：出生后才驻入人体，尤其是肠道内1000 种左右的正常菌群——共生微生物群的总基因组，即宏基因组。
31、微生态学：以微生物学和实验动物学为基础，研究正常微生物菌群与其宿主的相互关系及其作用机制的新兴边缘学科。
32、微生态系统：在特定的空间和时间范围内，由个体20〜200卩m不同种类组成的生物群与其环境组成的整体。
34、微生态失调：正常的微生物群之间和正常微生物群与宿主之间的微生态平衡，在外环境影响下，由生理性组合转变为病理性组合状态。
35、条件致病菌：条件致病菌又称为机会致病菌，在某种特定条件下可致病的细菌，称为条件致病菌。
条件致病菌是人体的正常菌群，当其集聚部位改变、机体抵抗力降低或菌群失调时则可致病，如变形杆菌。
37、微生态制剂：用于提高人类、畜禽宿主或植物寄主的健康水平的人工培养菌群及其代谢产物，或促进宿主或寄主体内正常菌群生长的物质制剂之总称。
可调整宿主体内的微生态失调，保持微生态平衡。
38、益生菌剂：通常是指一类分离自正常菌群，以高含量活菌为主体，一般以口服或粘膜途径投入，有助于改善宿主特定部位微生态平衡并兼有若干其他有益生理活性的生物制剂。
39、益生元（双歧分子）：专指一类人类不能消化吸收的低聚糖类食物成分，通过选择性的刺激一种或几种细菌的生长与活性而对寄主产生有益的影响，从而改善寄主健康的物质。
41、悉生生物：凡已人为地接种上某种或某些已知纯种微生物的无菌动物或植物，即已知其上所含微生物群的大生物称为悉生生物。
52、混菌培养（混合培养）：混菌培养又叫混合培养，也称混合发酵，是在深入研究微生物纯培养基础上的人工“微生物生态工程” ，指将两种或多种微生物混合在一起培养，以获得更好效果的培养方法。
2021-2022学年湖南省郴州市青兰中学高一化学模拟试题含解析
2021-2022学年湖南省郴州市青兰中学高一化学模拟试题含解析一、单选题（本大题共15个小题，每小题4分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，共60分。
）1. 氢氧燃料电池已用于航天飞机。
以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH-－4e-==4H2O O2＋2H2O＋4e-==4OH-。
下列说法错误的是（）A．氢气通入正极，氧气通入负极 B．燃料电池的能量转化率不能达到100% C．供电时的总反应为：2H2＋O2 ==== 2H2O D．产物为无污染的水，属于环境友好电池参考答案：A略2. 下列离子方程式正确的是（）A．澄清石灰水与稀盐酸反应：Ca（OH）2+2H+=Ca2++2H2OB．钠与水反应：Na+2H2O=Na++OH﹣+H2↑C．铜片插入硝酸银溶液中：Cu+Ag+=Cu2++AgD．铝片放入氢氧化钠溶液中：2Al+2H2O+2OH﹣=2AlO2﹣+3H2↑参考答案：D考点：离子方程式的书写．版权所有专题：离子反应专题．分析：A．澄清石灰水中，氢氧化钙应该拆开，不能写成化学式形式；B．根据电子守恒判断，该离子方程式中转移的电子不相等；C．根据电荷守恒可知，该离子方程式两边电荷不守恒；D．铝能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气．解答：解：A．澄清石灰水与稀盐酸反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水，正确的离子方程式为：OH﹣+H+=H2O，故A错误；B．钠与水反应生成氢氧化钠，氧化还原反应必须满足电荷守恒，正确的离子方程式为：2Na+2H2O=2Na++2OH﹣+H2↑，故B错误；C．铜片插入硝酸银溶液中，铜能够置换出银，该离子方程式两边电荷不守恒，正确的离子方程式为：Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，故C错误；D．铝片放入氢氧化钠溶液中，反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2H2O+2OH﹣=2AlO2﹣+3H2↑，故D正确；故选D．点评：本题考查了离子方程式的书写判断，为中等难度的试题，注意掌握离子方程式的书写原则，明确离子方程式正误判断常用方法：检查反应物、生成物是否正确，检查各物质拆分是否正确，如难溶物、弱电解质等需要保留化学式，检查是否符合守恒关系（如：质量守恒和电荷守恒等）等．3. 已知1.505×1023个X气体分子的质量为8g，则X气体的摩尔质量是A．16g B．32g C．64g/mol D．32g /mol参考答案：D略4. 下列实验操作错误的是（）参考答案：A略5. 镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。
2020年高考化学复习产 金属及其重要化合物3
突破练三金属及其重要化合物（三）二、非选择题1．细菌冶金是近年来新兴的绿色冶金工艺,它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和炉渣等,以回收某些贵重有色金属和稀有金属,节约矿产资源,最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
其中细菌治铜的生产流程为:(1)上述生产流程中有三步用到了同一种分离方法,实验室中不能用这种分离方法来分离液态胶体中分散质的原因是。
(2)绿矾(FeSO4·7H2O)是一种良好的还原剂,也可用来制取治疗缺铁性贫血的药剂和食品调味剂。
在保存绿矾时,必须。
在溶液B中加入适量(NH4)2(SO4)2固体,加热浓缩时,可以得到(NH4)2Fe(SO4)4·6H2O的原因是。
(3)溶液B中一定含有的金属阳离子是。
若在溶液A中加入少量铁屑只发生其中的一个反应,则此反应的平衡常数的表达式为。
(4)写出黄铜矿中的CuS·FeS在氧化亚铁硫杆菌作用下被空气氧化生成溶液A的离子方程式:。
(5)氧化亚铜可用作船底防污漆,以杀死低级海生动物而保护船体,也可用作陶瓷和搪瓷的着色剂和红色玻璃的染色剂,氧化亚铜也是一种重要的半导体材料。
请用浓的强碱溶液,根据反应2Cu+H2O Cu2O+H2↑,设计出工业生产氧化亚铜的一种方法:(只要求画实验装置图,其他必要材料任选)。
参考答案1.答案 (1)胶体的分散质(或胶体粒子)能透过滤纸(2)密封保存,防止被空气中氧气氧化 相同温度下,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比FeSO 4和(NH 4)2SO 4的溶解度小(3)Fe 2+ K =c 3(Fe 2+)c 2(Fe 3+)(4)4CuS·FeS+17O 2+4H +4Cu 2++4Fe 3++8S O 42-+2H 2O (5)(阴极材料合理即可)解析 (1)题给生产流程中有三步用到了同一种分离方法是过滤,胶体分散质粒子能通过滤纸,所以不能用过滤法来分离液态胶体中的分散质;(2)绿矾是一种良好的还原剂,易被氧化,所以保存绿矾时必须密封保存,防止被空气中的氧气氧化;相同温度下,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比FeSO 4和(NH 4)2SO 4的溶解度小,所以在溶液B 中加入适量(NH 4)2SO 4固体,加热浓缩时,可以得到(NH 4)2Fe(SO 4)2·6H 2O;(3)溶液A 中的Fe 3+、Cu 2+都能与铁屑反应生成Fe 2+,所以加入足量铁粉后溶液中一定含有的金属阳离子是Fe 2+;氧化性Fe 3+>Cu 2+,加入少量铁屑只发生Fe 和Fe 3+的反应,平衡常数的表达式为K =c 3(Fe 2+)c 2(Fe 3+);(4)CuS ·FeS 在氧化亚铁硫杆菌作用下被空气中的氧气氧化生成Fe 3+、Cu 2+和S O 42-,反应的离子方程式为4CuS ·FeS+17O 2+4H +4Cu 2++4Fe 3++8S O 42-+2H 2O;(5)根据反应2Cu+H 2O Cu 2O+H 2↑,铜失电子发生氧化反应,可用电解法制备氧化亚铜,铜作阳极,因此可设计工业生产氧化亚铜的装置图是。
2021年广东高中学业水平考试化学试题
6．氧是地壳中含量最多的元素，下列表达方式错误的是
A．O2-的结构示意图：
B．中子数为 10 的氧原子:1088 O
C．O2 的电子式：
D．O2 的结构式：O=O
7．瓦斯中甲烷与氧气的质量比为 1 : 4 时极易发生爆炸，此时甲烷与氧气的体积比为
A．1 : 4
B．1 : 2
C．1 : 1
D．2 : 1
A
Na2O、Al2O3、Fe2O3
碱性氧化物
B
Li、Br、Rb
主族元素
C
盐酸、氨水、漂白粉
混合物
D 钢铁生锈、食物变质、纸张燃烧
化学变化
10．下列各组物质，所含化学键类型完全相同的是
A．MgCl2 和 KCl
B．NaOH 和 NaCl
C．H2O2 和 Na2O2
D．NH3 和 NH4Cl
11．中国是陶瓷的故乡。陶土中含氧化铁杂质，把陶土和水混合搅拌，能形成分散质粒子
⑤
⑥
⑦
原子半径 （nm）
0.077 0.110 0.102 0.152 0.186 0.071 0.099
最高价态
+4
+5
+6
+1
+1
0
+7
最低价态
-4
-3
-2
0
0
-1
-1
根据上表信息，回答下列问题：
（1）画出元素③的原子结构示意图_______。
（2）元素①、②、⑦的最高价氧化物的水化物酸性从大到小的顺序是___________（填化学
8．下列说法正确的是
A．硝酸在通电的情况下，才能发生电离
B．金属钠和熔融的 NaCl 均能导电，其导电原理相同
微生物冶金概述
生物冶金细菌学研究进展
最初是由Colmer与Hinkel，分离
a
b
c
得到了氧化亚铁硫杆菌（T.f），拉
开了生物冶金细菌学的研究。现在
已经发现Acidithiobacillus
ferrooxidans、Leptospirillum
ferrooxidans和Acidiphilium spp
等几十个种属普遍存在于浸矿废水
• 1958年美国用细菌在铜矿中浸出了金属铜，之 后有20多个国家的学者开展了微生物冶金工业 的应用的研究。
• 1966年加拿大细菌浸出铀的研究和工业应用获 得成功，使得应用微生物技术在低品位金属矿、 难浸金矿、矿冶废料、矿冶废料处理等方面的应 用呈现较好的前景。已经实现了铜矿、铀矿、金 矿等一系列矿种的微生物浸出生产。南非、加拿 大、美国、英国先后有工厂投入生产应用。
缩短了建设时间，维修简单方便； • 生产在常压和室温（约为25摄氏度）条件下进行，
不用冷却设备，节约了投资和运营资本； • 生物浸出的废弃物为环境所接受，节约了处理废
弃物的成本，生物浸出的废弃物的预防措施也很 少； • 细菌易于培养，可承受生产条件的变化，对水的 要求也很低，每百万水溶液中可溶解固体物2万份。
中的。
d
e
嗜酸氧化亚铁硫杆菌是目 前生物冶金最有应用价值 的一个种。属革兰氏阴性， 化能自养菌，好氧嗜酸， 主要生长在pH1-3的环境
中。
几种浸矿细菌SEM照片
a：Acidithiobacillus ferrooxidans；b：Acidithiobacillus caldus；c： Acidithiobacillus albertensis；d：Leptospirillum ferrophilium；e： Acidiphilium spp.
环境微生物学教学大纲
环境微生物学教学大纲一.本课程的目的要求环境微生物学是研究人类生存环境与微生物之间相互关系及作用规律的科学。
本课程是生物学及其有关专业的一门选修课，要求学生掌握环境微生物学的基本知识与理论，包含微生物关于污染物质的降解与转化，从而修复并改善环境的作用规律；微生物关于环境的污染与破坏，从而引起环境质量下降的作用规律，熟悉环境微生物学原理在环境保护中的应用，包含废水、废渣的微生物治理与综合利用的方法，微生物在环境监测中的应用。
通过本课程的学习，培养学生良好的环保意识与科学分析环境污染问题的能力，使学生能够初步运用环境微生物学知识去解决生产与生活中出现的环境污染问题。
二．课堂教学内容（38学时）第一章绪论（4学时）第一节环境微生物学的兴起与进展一、环境微生物学的学科地位（环境科学分支，应用微生物学范畴）二、环境微生物学的兴起与进展（环境科学的形成，环境微生物学与环境科学的关系，环境微生物学形成与进展）第二节* 环境微生物学的定义及内容一、环境微生物学的定义（定义，广义与狭义环境微生物学）二、环境微生物学的内容（污染物降解转化；净化环境原理的应用；微生物对人类生存环境的污染破坏；环境微生物学原理的实际应用）第三节微生物在生态系统中的地位作用一、生态系统的概念（生态系统，生物圈）二、生态系统的结构功能（结构、功能、生态平衡）三、*微生物在生态系统的地位（能流物流中的作用、生态平衡的维持）第四节环境及环境问题一、环境及环境问题（环境、环境问题）二、环境问题的形成及进展（人类活动与环境的相互关系，当前世界面临的环境问题）第二章环境中的要紧微生物类群（2学时）第一节* 微生物的概念、类群及特征一、微生物的概念二、微生物类群（微生物的自然地位，三域系统，类群）三、微生物的特性（种类多，分布广；体积小，面积大；代谢能力强，代谢类型多；生长旺，繁殖快；易变异，习惯性强）第二节原核细胞型微生物一、细菌的形态与大小（形态，大小）二、细菌细胞的构造（基本构造,特殊构造）三、细菌的繁殖与培养特征（繁殖，培养特征）四、*环境中常见的细菌（球菌类、杆菌类、螺旋菌类、放线菌类、鞘细菌、滑动细菌、光合细菌）第三节真核细胞型微生物一、真菌（酵母菌，霉菌）二、藻类三、原生动物第四节非细胞型微生物一、病毒的形态与大小（定义，体形态，大小）二、病毒的化学构成与结构（核酸，蛋白质）三、病毒的侵染与增殖第三章微生物的生长代谢与遗传变异（3学时）第一节* 微生物的营养一、微生物的化学构成与营养物质（化学构成，营养物质）二、微生物的营养类型（光能自养型，光能异养型，化能自养型，化能异养型）三、营养物质的摄取（被动扩散，促进扩散，主动运输，膜泡运输第二节* 微生物的代谢一、酶（酶的性质与作用特征，酶的种类）二、微生物的呼吸作用（呼吸作用类型，微生物的类群）第三节*微生物的生长繁殖一、细菌的生长曲线（缓慢期，对数期，稳固期，衰亡期）二、微生物生长的测定方法（细菌数目的特定，微生物生长量的测定）第四节微生物的生活条件一、温度二、氢离子浓度三、氧化还原电位四、光线五、超声波六、压力七、化学药剂第五节微生物的遗传变异一、遗传变异的物质基础二、微生物的变异（非遗传性变异，遗传性变异）第四章微生物在环境中得分布及其相互关系(3学时)第一节* 微生物在环境的分布一、微生物在土壤中的分布（土壤环境，微生物的数量与分布）二、微生物在水体中的分布（大气水，江河水，湖泊与池塘水，地下水，海水）三、微生物在空气中分布四、微生物在食品上的分布（粮食、肉类、鱼类，乳类）第二节* 微生物间的相互关系一、互生关系二、共生关系三、寄生关系四、拮抗关系第五章微生物在自然界物质循环中的作用（4学时）第一节* 碳素循环一、微生物分解有机质的通常途径（复杂有机物质分解为简单有机物质，简单有机物质的有氧分解，简单有机物质的无氧分解）二、微生物分解纤维素三、微生物分解淀粉四、微生物分解半纤维素五、微生物分解脂类物质六、微生物分解木素及芳香族物质（木素，芳香族化合物）七、微生物分解烃类第二节*氮素循环一、微生物转化氮素物质的通常途径二、氨化作用（蛋白质的分解，核酸的分解，其他含氮有机物的分解）三、硝化作用（亚硝化作用，硝化作用）四、反硝化作用五、固氮作用第三节矿物质循环一、微生物转化矿物质的通常途径二、硫的转化（有机物分解产生硫化氢，硫化作用，反硫化作用）三、磷的转化（含磷有机物的分解，不溶性磷矿物的溶解，磷酸盐的还原）四、铁的转化（高铁化合物的还原与溶解，亚铁化合物的氧化与沉淀，含铁有机化合物的形成与分解）第六章微生物对污染物质的降解与转化（4学时）第一节*概述一、微生物降解与转化物质的巨大潜力二、有机污染物的可生物降解性（可生物降解性，可生物降解性的测定）三、影响微生物降解与转化的生态学因素（物质的化学结构，共代谢作用，环境物理化学因素，微生物降解与转化污染物后生成的中间体或者终产物）第二节* 石油一、微生物对石油的降解能力二、石油降解的生化途径三、石油降解微生物（细菌，霉菌，酵母菌，藻及兰细菌）四、影响石油降解的生态因素（油的物理状态，温度，营养物质，氧气，共代谢作用及其抑减效应）五、石油降解微生物的实际应用（石油勘查，石油精炼脱蜡，石油微生物的菌体利用）第三节* 农药一、微生物对农药的降解能力二、微生物降解农药的途径（酶促作用，非酶促作用）三、几种农药的生物降解（2,4-D，666，DDT，有机磷农药）第四节合成洗涤剂第五节多氯联苯第六节塑料第七节其它有机污染物第八节重金属第七章污水与废渣的生物处理法（6学时）第一节*污水的生物处理一、概述（水体自净，污水处理概况与类型，污水生物处理的基本生化原理，需氧量）二、活性污泥法（活性污泥的性质与生物项，活性污泥法的基本工艺流程及生物学过程，活性污泥膨胀，剩余污泥的处理，评价活性污泥的指标）三、生物膜法（生物膜中的生物，生物膜的净化原理，生物滤池，生物转盘，流化床生物膜法）四、氧化塘法（净化原理，氧化塘的的类型，应用情况）五、厌氧处理法（沼气发酵的生物化学，甲烷细菌，厌氧处理构筑物，厌氧处理法的基本要求）六、土地处理法（净化原理，土壤灌溉注意事项）七、污水去除氮与磷的微生物学法（利用微生物反硝化作用脱氮，繁殖藻类除氮与磷）八、污水处理中的菌种及其对水质要求（菌种，水质要求）九、污水生物处理的进展趋势（不通生物处理工艺联用，扩大用于处理的菌种，诱变产生突变株，污水处理与综合利用相结合，生物工程新技术的研究与应用）第二节* 废渣的生物处理一、需氧性堆肥法（堆肥材料与堆肥方法，堆肥的微生物学过程）二、厌氧发酵法（厌氧性堆肥，密封发酵法，沼气发酵法）三、有机肥料的卫生指标四、城市生活垃圾的生物处理法（我国城市生活垃圾的特点，城市生活垃圾处理途径）第八章微生物对环境的污染与危害（4学时）第一节环境中的病原微生物一、空气的微生物污染（空气中的病原微生物及其传播，污水处理污水与灌溉引起的空气污染，空气微生物污染的防治措施）二、水体的微生物污染（水中的病原微生物，医院污水的微生物污染，水中微生物污染的检测，饮水消毒问题）三、土壤的微生物污染（土壤中的病原微生物及其传播，土壤生物性污染的预防）第二节* 水体富营养化一、富营养化的危害二、富营养化的形成及影响因素三、优势藻种与固氮作用四、光合作用呼吸作用五、富营养化的监测与防治第三节*微生物代谢物与环境污染一、氨二、硝酸与亚硝酸三、氮氧化物四、硫化氢五、酸性矿水六、甲基汞七、羟氨八、亚硝胺类九、腐殖质十、农药代谢的毒性产物十一、细菌毒素十二、真菌毒素十三、藻类毒素十四、气味代谢物十五、材料的霉腐与损害第九章环境监测中的微生物学方法（3学时）第一节*水质的细菌学检验一、细菌总数二、粪便污染的指示菌三、大肠菌群四、粪链球菌五、产气荚膜梭菌六、铜绿假单胞菌七、金黄色葡萄球菌第二节水中病毒的检验第三节* 至突变物与致癌物的微生物检测方法一、沙门氏菌/哺乳动物微粒体实验（原理，测定方法，应用与效果，评价）二、其他营养缺陷型菌株回变实验三、细菌的正向突变试验四、聚合酶缺陷型菌株试验五、重组缺陷型菌株试验六、噬菌体试验七、真核微生物试验第四节其他微生物检测法一、发光细菌二、藻类第十章微生物与废物综合利用(3学时)第一节单细胞蛋白一、单细胞蛋白的经济生物学特性二、生产单细胞蛋白的微生物三、单细胞蛋白生产的通常工艺流程四、废物生产单细胞蛋白实例五、单细胞蛋白的可同意性与安全性第二节细菌冶金一、细菌冶金的原理二、细菌冶金的微生物及培养条件三、细菌冶金的方法第三节微生物与能源一、微生物产生甲烷二、微生物产生醇类三、微生物产生氢气第十一章生物工程在治理污染中的应用（2学时）第一节生物工程一、生物工程的定义与内容（基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程）第二节固定化酶与固定化细胞一、*固定化酶（固定化酶及其特点，酶的分离提纯，酶的固定化方法，固定化酶反应装置，固定化酶的应用）二、*固定化细胞（固定化细胞及其特点，细胞的固定化方法，固定化细胞的应用）第三节遗传工程一、*天然质粒转移的遗传工程（降解性质粒，利用天然降解性质粒构建新功能菌株）二、质粒分子育种三、基因工程（基因工程的要紧操作步骤，基因工程的应用，基因工程的安全防护）。
细菌冶金学
细菌冶金学细菌冶金学是一门研究微生物（包括细菌）在矿山和冶金过程中的应用的科学领域。
这一领域的研究主要集中在利用细菌来促进矿物的溶解、浸出和浓缩等过程，以提高金属的回收率和降低对环境的污染。
细菌冶金学的主要应用包括：1. 生物浸出：细菌可以促进金属矿石中的金属离子的溶解，并将其转化为可浸出的形式。
这种方法在提取铜、铅、锌、铝等金属方面具有潜力，并且可以降低对环境的影响。
2. 生物降解：细菌可以通过降解废弃矿石、尾矿和冶炼渣等物质中的有害物质，减少其对环境的污染。
例如，在铜冶炼过程中，细菌可以降解含有氰化物和硫酸盐的废物。
3. 生物浓缩：细菌可以通过吸附、吸附和降解等作用来富集金属矿石中的金属离子，从而达到浓缩金属的目的。
这种方法在金矿、铀矿等金属矿的处理中得到了应用。
细菌冶金学的发展带来了很多优势，包括：1. 环境友好：相比传统的冶金方法，细菌冶金学能够减少对环境的污染。
它减少了化学反应剂的使用，也减少了废水和废物的产生。
2. 能源效益：细菌冶金学可以通过利用细菌的生物能源来降低能耗。
这些细菌可以使用废弃物或其他可再生能源作为它们的碳源和能源。
3. 矿物处理的选择性：细菌冶金学可以根据不同的矿石和金属类型，选择特定的细菌来实现不同的处理效果。
这提供了更多的灵活性和选择性，以满足不同矿石处理的需求。
细菌冶金学仍然是一个相对新兴的领域，仍有许多挑战需要克服。
例如，细菌的生长条件和产生的代谢产物可能会对矿石处理产生不利影响。
此外，细菌冶金学在商业化和工业化方面仍面临着一些技术和经济上的挑战。
然而，随着对可持续发展和环境友好方法需求的增长，细菌冶金学有望在矿业和冶金工业中发挥越来越重要的作用。
细菌冶金
细菌冶金
细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。
它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。
细菌冶金始于1974年，当时美国科学家Colmer和Hinkle从酸性矿水中分离出了一株氧化亚铁杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离得到了氧化铁硫杆菌（T.thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌，用这两种菌浸泡硫化铜矿石，结果发现能把金属从矿石中溶解出来。
至此细菌冶金技术开始发展起来。
在美国，约有10％的铜系应用此法生产所得，仅宾厄姆峡谷采用细菌冶铜法，每年就可回收铜72000 t。
更引人注目的是铀也可采用细菌冶金法采冶回收。
据报道，在加拿大安大略州伊利澳特湖地区，至少有三个铀矿公司在进行这项工作。
如斯坦洛克公司从附近湖水中引入含有氧化亚铁硫杆菌的湖水处理大量贫矿，每月可回收铀的氧化物7000 kg。
近年来，我国细菌冶金的研究和应用也有了相当的发展，利用细菌冶金法炼铜和回收铀具有一定的规模。
目前细菌冶金已发展成了一种重要的冶炼手段，利用此法可以来冶铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、铊、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。