自养菌
Autotroph; autotrophic bacteria; autotrophic bacterium
又称无机营养菌(liphotrophic bacteria)。

有两个含义:1.指环境中CO2作为其唯一或主要碳素来源的细菌,包括能利用少量的有机物如维生素等。

2.更为严格的含义是生长和繁殖完全不依赖于有机物的细菌,即CO2已能满足其碳素需要。

自养菌（autotroph）该类菌以简单的无机物为原料，如利用CO2、CO32―作为碳源，利用N2、NH3、NO2―、NO3―等作为氮源，合成菌体成分。

这类细菌所需能量来自无机物的氧化称为化能自养菌，或通过光合作用获得能量称为光能自养菌。

"化能自养菌" 英文对照：chemoautotroph;
硫化细菌
硫化细菌（thiobacillus）氧化还原态硫化物（H2S、S2O2-3）或元素硫为硫酸，菌体内无硫颗粒，专性化能自养，主要是硫杆菌属（Thiobacillus）中的一些种，如氧化硫硫杆菌（T.Thiooxidans），排硫硫杆菌（T.thioparus），氧化亚铁硫杆菌（T.ferrooxidans），脱氮硫杆菌（T.denitrificans）等。

可进行以下反应：
硫化细菌氧化硫化物获得能量，同化二氧化碳，其中的氧化亚铁硫杆菌，不仅能氧化元素硫和还原态硫化物，还能在氧化亚铁为高铁的过程中获得能量。

此种细菌常见于矿山的水坑中，可使金属硫化物氧化成硫酸，使矿物中的金属被溶解，已用于低品位铜矿等矿物的开采，称为细菌浸矿。

硫化细菌广泛分布于土壤和水中，其氧化作用提供了植物可利用的硫酸态硫素营养。

中温菌氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)
氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans, T.t)
1922年由Waksman和Joffe分离得到，具有快速氧化单质硫以及还原态的硫化物的功能。

T.t是一种矿质化能自养菌,专性好氧,嗜酸,革兰氏阴性菌,棒状,大小为1×2mm,宽0.3~0.5μm,长1.0~2.0μm。

T.t以氧化单质硫或还原态的硫化物来获得自身细胞生长和代谢所需要的能量,以NH4+为氮源,以空气中CO2为碳源。

氧化亚铁钩端螺旋茵(Leptospirillum ferrooxidans)及混合嗜酸菌
嗜酸硫杆菌(Thiobacillus acidophilus )
以上均为嗜中温细菌。

最佳生长温度30～45℃
嗜热硫杆菌(Thermophillic thiobacilli)
嗜热硫氧化硫化杆菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)
嗜酸热硫化叶菌(Sulfolobus acidocaldarius)
3. 3. 6表面活性剂。

表面活性剂加入到培养基中可以影响微生物细胞的生长与分裂, 可以改变矿物表面性质, 增加矿物表面亲水性, 从而有利于微生物与矿物的接触。

因此添加适量的表面活性剂可以大大缩短浸出时间, 但表面活性剂并不能直接促进细菌生长, 而且没有提高最终浸出率, 同时较高浓度的活性剂反而不利于浸出。

王涛, 钟辉,王洋. 微生物浸矿研究进展. 内蒙古石油化工, 2007, (9): 13-15.
微生物浸矿的实质是用微生物氧化难溶的金属硫化物,使其中的金属阳离子进入溶液。

浸出过程是硫化物中S2-的氧化过程。

微生物在浸矿过程中的作用可概括为3种:直接作用、间接作用及对电转换的促进作用。

王中海, 周源, 钟洪鸣等. 微生物浸矿技术发展现状[J]. 金属矿山2007, (8): 4-6.
按照微生物在矿物加工中的作用可将生物冶金技术分为: 生物浸出、生物氧化、生物分解。

李学亚, 叶茜. 微生物冶金技术及其应用[J]. 矿业工程2006, 4(2): 49-50.
2.3.4 表面活性剂的种类与浓度
如在浸出硫化铜矿物时,可添加吐温20和聚氧乙烯山梨醇单棕榈酯等具有降低物质表面张力效应能力,称之为表面活性剂的物质。

把它们加入到培养基中,可以影响微生物细胞的生长和分裂,改变矿物表面性质,增加矿物的表面亲水性,从而有利于微生物与矿物的接触。

3. 5 表面活性剂的应用
表面活性剂能改变矿物表面性质,使矿物的亲水性增加,对细菌和矿物接触有利,因而对细菌浸出有促进作用。

添加适量的表面活性剂可以大大缩短浸出时间,但较高浓度的活性剂反而不利于浸出[17 ]。

王玉棉, 李军强. 微生物浸矿的技术现状及展望[J]. 甘肃冶金. 2004, 26(1): 36-39.
浸矿细菌的种类及特性
近些年来,已发现多种可以氧化金属硫化矿物的微生物,按其生长的最适宜温度范围分为三组,即嗜温细菌组（Mesophiles ,如硫杆菌属Thiobacillus和钩端螺菌属Leptospirillum）、中度嗜温细菌组(Moderate themophiles,如硫化芽抱杆菌属Sulfobacillus)和极端嗜温细菌组,(Extreme thermophiles，如硫化叶菌Sulfolobus)。

利用嗜酸菌将矿石贫矿和尾矿通过细菌氧化或生物氧化将有价金属元素浸出并回收的方法称为生物湿法冶金(Biolhydrometallurgy)。

郭亚飞, 廖梦霞, 邓天龙. 硫化矿物浸矿专属菌的研究进展[J]. 四川有色金属. 2007, (3):
7-13.
1 浸矿微生物
浸矿微生物即是可以直接或间接地参与金属硫化矿或者氧化物的氧化和溶解过程的微生物。

1.1 中温细菌
中温浸矿细菌中最重要的是矿质化学营养细菌氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans) 、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thooxidans)以及铁氧化钩端螺菌(Leptospirillum ferrooxidans) 。

它们嗜酸(最适pH1。

5～2。

0) ,专性自养,最适生长温度为25 ℃～35 ℃。

氧化亚铁硫杆菌广泛分布于自然界,在无机矿床环境中旺盛繁衍,通过氧化亚铁离子或还原态的硫化物获得能量,在纯系培养时可快速分解硫化矿物。

因此该菌广泛地用于生物浸矿实践。

其最显著的生理特性是,通过固定大气中的CO2获得细胞生长、繁衍所需的碳源。

它利
用化学能来驱动CO2的固定过程,黄铁矿(FeS2)是其利用的典型能源。

1.2 中等嗜热细菌
主要为硫杆菌属(Sulfobacillus)的TH株系,在50 ℃左右依赖黄铁矿、黄铜矿生长。

绝大多数需要酵母提取液或某种有机物为营养物。

它们通常难以用于工业浸矿实践,除非采取某种促进生长的措施。

1.3 极端嗜酸细菌
常见于酸性温泉,硫化叶菌属(Sulfolobus),在60～70℃下可快速代谢硫铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿(FeS)。

除部分成员外,基本自养,对pH的耐性与氧化亚铁硫杆菌类似。

这类细菌可潜在地用于顽固硫化矿物的快速、高温浸矿,但易破碎的细菌壁(因缺少肽聚糖)限制了它们在工业浸矿中的应用。

2. 3. 5浸矿细菌的育种
浸矿细菌生长速度慢，只有大肠杆菌（E. Coli）的10-4倍；且在实际浸矿体系中，表面活性剂、重金属离子、卤素离子等含量超过一定浓度时，将抑制细菌生长，甚至造成菌体死亡。

因此，人们希望通过传统的驯化、诱变育种或遗传工程来改良菌种以获得能适用多种矿石、适应能力强、氧化活性高并能大规模应用的高效工程菌。

已有文献报道用紫外线、He-Ne 激光、微波等诱变剂对氧化亚铁硫杆菌进行诱变，提高了其对重金属离子的耐受能力[12]。

发展方向：
3. 3 运用基因工程对生物浸矿细菌进行改良
分子遗传学近几年的巨大进展，以及新型的分子生物学手段为遗传工程改良生物浸矿细菌种群，提高其生长和氧化矿石的速度提供了前所未有的契机。

这个方向的研究必将是今后几年或几十年浸矿细菌研究的主要方向。

由于氧化亚铁硫杆菌特殊的生理性质，所以开展其分子遗传学研究始终会面临选择合适的克隆载体、合适的筛选标记和将DNA导入细胞的有效方法等方面的挑战，这些都是以后所必须作的基础性的研究工作。

在此基础上，将外源基因导入浸矿菌，改良其现有的性状或增加新的性状，或将浸矿菌的特有基因导入生长速度快、耐高温的菌种等方面都将是未来浸矿细菌研究工作的发展方向。

刘清, 徐伟昌, 聂春龙等. 我国浸矿微生物研究的发展概况[J]. 2003, 17(1): 21-24.。