硫细菌

将硫氧化为硫酸盐的细菌

在生长过程中能利用可溶或溶解的硫化合物，从中获得能量，且能把低价硫化物氧化为硫，并再将硫氧化为硫酸盐的细菌。从名称上看，它包括了硫氧化菌和硫酸盐还原菌，但通常仅指硫氧化菌(sulfur-oxidizing bacteria)。

形态

菌落形态：菌落形态为乳白色、边缘整齐、表面湿润。

菌体形态：电子显微镜观察下的硫细菌细胞星杆状，长约0.8μm,宽约0.2μm。

分类

能氧化硫化合物的细菌。按其取得能量的途径可分为光能营养菌和化能营养菌两类。光能营养菌产生细菌叶绿素和类胡萝卜素，呈粉红、紫红、橙、褐、绿等色，都是厌氧光合菌，多栖息于含硫化氢的厌氧水域中。化能营养菌都是不产色素的好氧菌，栖息于含硫化物和氧的水中，能将还原性硫化物氧化成硫酸。已获得纯培养的硫细菌有硫杆菌属，硫微螺菌属和硫化叶菌属3属。硫化叶菌属是硫细菌中较特殊的一类。它不仅嗜酸（最适生长pH值范围为pH2～3），而且还嗜热（最适生长温度为70～75℃）。硫细菌是自然界中硫元素循环中不可缺少的一环。

生长环境

分布于土壤、淡水、咸水、温泉和硫矿中。菌的类型多样，有的是丝状，如贝氏硫细菌（Beggiatoa），发硫菌（Thiothrix），有的是单细胞，如一些无色硫细菌（Achromatium）；有的靠鞭毛运动，如硫小杆菌（Thiobacterium）、硫化叶菌（Sulfolobus），有的无鞭毛靠滑动进行运动，如某些贝氏硫细菌；有的是严格化能自养型，有的是兼性自养型；有的菌虽能氧化硫化物成硫酸，但在体内不积累硫磺粒，如硫杆菌（Thiobacillus）中的许多种属此，习惯上称这类菌为硫化细菌。而有的菌能在体内积累硫磺粒，当环境中缺少硫化氢等物时，体内硫磺进一步氧化成硫酸，这类菌习惯上称为硫磺细菌。以上均为化能自养型。除外还有利用光能的自养型，菌体内含有光合色素，如紫硫细菌（Chromatium）和绿硫细菌（Chlorobium），它们在厌氧条件下，在利用光合色素进行不产氧的光合作用过程中，氧化硫化氢成硫酸，并能在细胞内或细胞外形成硫磺粒，故亦称为硫磺细菌。通常在光线充足并含有硫化氢的厌氧环境中生长良好。土壤硫细菌的活动，能提高土壤各种矿物质的溶解性，并能同时抑制某些对酸敏感的病原菌的生长。某些土壤中施用硫磺，可通过促进硫细菌的活动提高土壤酸度，从而改良碱性土壤。硫细菌还可用于细菌浸矿。

作用

硫细菌能将自然界的还原性硫化物氧化成硫磺或硫酸，是自然界中硫元素循环中不可缺少的一环。由于含硫矿石和海底淤泥中富含硫水物，因而硫细菌的氧化作用则造成矿井内和海港等处的金属构筑物的腐蚀。另一方面也可利用硫杆菌属内一些种对硫化物氧化作用提取铜、铀等金属和改良碱性土壤。

化学原理

2H2S+O2=硫细菌=2H2O+2S+能量(3)

2S+3O2+2H2O=硫细菌=2H2SO4+能量(4)

6CO2+6H2O=能量(3)(4) 酶=C6H12O6+6O2

应用

烟气脱硫

燃煤脱硫技术首先被利用与上世纪五十年代工业发达的国家，按其脱硫的时间可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。

煤的燃烧前脱硫方法有很多种类型。物理法脱硫是利用活性炭与含硫化合物的特性，去除煤中无机硫的方法，其过程简单，操作方便，已经在生产中有一定的应用，但这种方法不能去除煤中的有机硫，有一定的局限性。化学法脱硫是通过氧化剂对硫进行氧化以达到脱硫的目的。它能够高效的去除无机硫，甚至是有机硫，但是使用这种方法的前提条件是高温、高压，并且还需要使用腐蚀性沥滤剂，能耗大、设备复杂，因成本过高而没有广泛使用。生物法脱硫是利用微生物氧化还原有机硫及无机硫，去除煤炭中的硫元素，反应条件温和、设备简单、成本低。煤炭燃烧中脱硫技术主要指添加固体脱硫剂技术或钙系脱硫剂的技术。燃烧后脱硫技术又称烟气脱硫技术，包括干法脱硫及湿法脱硫。燃后脱硫技术在发达国家研究得较多，其效率高，主要采用石灰法、苛性钠等湿法脱硫方法。生产应用中，微生物烟气脱硫是和湿法脱硫相结合，使SO2转化为硫酸盐，然.后通过硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫化物，最后再利用氧化硫细菌氧化硫化物为单质硫，从而将硫脱除。

生物沥浸

随着人民生活水平不断提高，规模化畜禽养殖业迅速发展，同时也产生了大量的畜禽粪便，畜禽养殖已经成为我国新的污染大户。生物沥浸法是一种有效的金属浸提技术，近年来已在国际上兴起并得以应用。其主要原理是利用硫细菌的氧化性，将重金属转化为可溶性的金属离子从固体沥出转化为液体，再用合适的方法回收。生物沥浸指利用某类细菌的直接或其代谢产物的间接作用，通过氧化、吸附、络合、或溶解等作用，把重金属等污染物从固相中分离出来的一种技术。

机理：在环境中可用来进行生物沥浸主要为硫杆菌属等细菌，其中氧化硫硫杆菌(Thiobaillhus thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus frrooxidans)的应用最广泛。

氧化亚铁硫杆菌嗜好酸性较强的生长环境，适宜其生长的pH值范围为不超过4，所以，若将其应用于生物沥浸时，需要提前进行酸化处理来调节初始pH值。其生物沥浸机制分为直接机制和间接机制，直接机制即氧化亚铁硫杆菌直接将硫化物氧化成可溶解的硫酸盐将重金属沥出;间接机制是通过细菌氧化的中间代谢产物来溶解重金属。

生物冶金

生物冶金是指在一些特定微生物存在的条件下，由于微生物的催化氧化等生化作用，将矿物中金属化合物中的金属以离子形式进入到浸出液中，再回收的冶金方法,此法又称“微生物漫矿”或“细菌浸出”，是从矿石中提取金属的一项先进技术，也可用于除去矿物中的有害元素。利用生物技术从难处理矿石中提取目的矿物，操作简便、经济性高、耗能低、污染小。尽管对于生物冶金还处于试验研究阶段，但是已经改变了矿物工程中的一些传统方法的思维模式，使传统的选矿方法高科技化。

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