铀资源是国防建设和经济建设所急需的战略物资,铀的生物浸出技术对于降低铀矿浸出成本,扩大可开采铀矿资源具有重要意义。本项目立足于探索中低品位铀矿石生物浸出过程中微生物种类多样性与优势度变化规律及其与铀浸出效率间相关性,研究各种环境因素对浸出过程中的微生物种类多样性的影响机制,建立一套适用于铀生物浸出研究与应用的快速、准备的微生物监控技术体系,并试图寻找适用于现场生产的能反映冶金菌群变化和铀浸出效率的冶金指示菌或菌群。立项拟将运用新发展起来的嗜酸菌双层培养技术和未培养分子生物学技术(基因文库克隆、测序、DGGE/TGGE和T-RFLP图谱等)对铀矿生物浸出过程中的微生物种类多样性和优势度变化规进行系统研究,利用两种技术体系的优势互补,系统地分析嗜酸冶金菌群在不同规模铀矿石浸出体系中种类多样性变化规律,为优化生物浸铀工艺,改善生物浸铀条件以及人为强化提供理论和生产指导,填补我国在这一领域的空白。
Uranium billeaching;Acidophile;Community structure;Microbe diversity;Microbial succession
生物浸铀技术的关键是微生物群落的调控,其基础是掌握体系中微生物种类多样性及优势度变化规律,这方面的系统研究鲜有报道。本研究通过建立适合于生物浸铀体系的改良的可培养技术和分子分析技术,研究了生物浸铀体系中微生物群落变化规律及其影响因素。主要成果1)小规模柱浸过程中,微生物群落主要受浸出工艺条件影响,优势菌为人工接入菌,浸出过程中,种类变化不明显,数量变化明显2)较大规模的堆浸过程中微生物群落结构受矿石性质影响较大,由人工强化菌群及土著菌群共同组成,并随浸出过程中温度、pH值以及溶浸液离子成份与含量而变化,最终演替为以Leptospirillum sp.为主的铁氧化菌和以Acidithiobacillus thiooxidans或Sulfobacillus sp.为主的硫氧化菌为优势菌;同时含有工业用水带入的中性菌。3)生物地浸体系中微生物群落受温度、pH值、铁含量及水的稀释作用影响显著。高三价铁和低pH值使Leptospirillum sp.优势度显著增加,Acidithiobacillus ferrooxidans大大减少。4)分析了不同铀矿的嗜酸性微生物分布及影响因素,富集分离了三个适应三个主要铀矿的冶金菌群,并进行了菌种纯化与鉴定。总之,通过本项目的实施,建立了生物浸铀体系中微生物群落结构分析技术体系,分析了不同条件下浸铀体系的微生物群落结构及变化规律,获得了一批有应用价值的冶金菌群,丰富了极端酸性条件下微生物群落分析的技术和认识,为生物浸铀技术的发展奠定了基础。