Bioleaching nickel laterite ores using multi-metal tolerant Aspergillus foetidus organism

Immediate environmental conditions expose the fungi organisms to a multitude of stresses in an in situ bio-leaching process. The most significant abiotic stress is from heavy metals which are dissolved by the metabolic products of the organism. Heavy metal stress can stimulate changes in the fungi metabolism which could inactivate its cellular functions critical in maintaining bio-acid production and leaching of minerals. Gradual acclimatization of the organism to increasing concentration of single metals forms the main method of adapting strains for this process. However in a bioleaching process, several metals are dissolved which exposes the organism to various levels of cation toxicity. In this study Aspergillus foetidus was trained using multi metal (Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni and Zn) environment to mimic a leaching system. The effect of the metal stress on the fungi metabolism was examined. Bioleaching of weathered saprolite ore using the heavy metal tolerant organism was assessed.     

白腐菌煤炭脱硫实验研究

将白腐菌用于煤炭脱硫的实验研究,通过实验研究了白腐茵在煤炭脱硫过程中煤粒度、煤浆浓度、接种量和培养时间等各因素对其脱硫的影响.实验表明,白腐菌脱除广西合山煤中全硫的最佳条件是:煤粒度＜200目.煤浆浓度10%,白腐菌菌种量0.9 g,白腐菌培养时间为5d.在最佳条件下,全硫的脱除率为35.77%.     

Studies on reaction mechanism of bioleaching of manganese ore

A systematic study has been made to establish the reaction mechanism of bioleaching of manganese ore with the manganese reducing fungi, Penicillium citrinum, isolated from the top soil of an active manganese ore mine site. The fungi was utilised for dissolution of manganese from the low grade manganiferous ore. Leaching with the biomass free culture filtrate and with various acids such as oxalic, citric and sulphuric acid, provide a better insight to the process. On the basis of these studies, kinetic equations as a function of time is plotted to obtain appropriate conversion-time equation for leaching of manganese ore with bioacid and organic acid. The experimental values showed that the reaction is controlled by diffusion of the reactants through the permeable product layer.     

西部采煤沉陷地微生物复垦植被种群自我演变规律

菌根真菌可以与陆地上80%以上的植物形成菌根共生体,促进植物在逆境的生长。采煤沉陷地在人工接种菌根真菌后复垦植被种群进行了自我修复与演变,监测采煤沉陷地复垦植物人工接种菌根真菌复垦后4 a对植被种群的自我演变规律影响。以神东矿区大柳塔采煤沉陷地人工林樟子松、沙棘和文冠果为研究对象,野外原位监测植被种类、生活型组成及植被多样性指数,并利用地统计学方法进行克里金插值,对比接种菌根真菌4 a后(+M)与同期种植的自然状态下(CK),两种处理样地内植被种类、数量及其多样性指标,揭示不同人工林在自然状态和人工接种4 a后,区域内物种个体种类、数量和群落多样性差异。研究结果表明:接菌提高樟子松人工林灌木层物种多样性,而降低草本层物种多样性;接菌提高沙棘和文冠果人工林的草本植物群落稳定性和物种多样性及其均匀度,抑制灌木层物种多样性增加。3种人工林微生物复垦4 a后多年生草本占优势地位。接菌组进入多年生草本＋灌木的生态组成结构阶段,而对照组则相对滞后,处于一年生草本＋多年生草本＋灌木的组成结构阶段,接菌促进了生态的演变进程。综合分析植物分布特征,发现植物的最优拟合模型以高斯模型居多,阿尔泰狗娃花、地肤、猪毛蒿、白花草木樨、牛心朴子、野樱桃、油蒿及柠条的预测值精度较好。接菌可促进地稍瓜、阿尔泰狗娃花、牛心朴子、达乌里胡枝子和柠条频度和数量的增加,可能使绳虫实、糙隐子草、苦苣菜和花棒的频度和数量下降。本文为煤矿沉陷区采用微生物修复人工林促进生态群落自我演变进程奠定了初步的研究基础。     

菌根对干旱区采煤沉陷地紫穗槐根系修复的影响

针对神东矿区采煤沉陷地干旱缺水、植物难以定植的特点,通过野外大田试验,研究接种丛枝菌根真菌对紫穗槐生长及其根系自修复能力的影响。结果表明,强化接种菌根提高了紫穗槐根系侵染率和菌丝密度,促进了紫穗槐的生长。接菌组紫穗槐根系的总长度、总投影面积、总表面积、总体积、总根尖数显著高于对照组,且随着接种时间延长根系各项指标增加迅速;菌根侵染率、菌丝密度和紫穗槐地上部参数(成活率、株高、冠幅)与根系指标相关参数呈显著正相关;主成分分析表明,菌丝长度、总根尖数、总根长、成活率是反映采煤沉陷地植被生态修复状况的主要因子。接种菌根缓解了煤炭开采对紫穗槐生长造成的不利影响,增强了紫穗槐根系自修复能力,促进了矿区生态系统稳定。     

铁尾矿直接植被恢复中丛枝菌根真菌的应用

室内盆栽条件下,研究了接种菌根真菌对铁尾矿中直接种植的紫花苜蓿的生长以及对铁尾矿环境的影响。结果表明:接种幼套球囊霉(Glomus etunicatum)可显著提高紫花苜蓿种子在铁尾矿中的出苗率、成活率;显著增加其根系干重;使植物根际尾矿中细菌数量减少、真菌和放线菌数量增加,差异达到显著水平;菌根真菌对紫花苜蓿根系具有较高的侵染率达80%以上;菌根促进了铁尾矿中磷素含量增加。不同添加水平下,以2.5%(质量比)效果最好,可以作为适宜的接种量。总之,铁尾矿中接种幼套球囊霉(Glomus etunicatum)可显著提高紫花苜蓿根系的生长,改善根际微生物区系,增加尾矿中磷素的释放,有利于尾矿的植被复垦。     

接种菌根真菌对模拟开采伤根植物的修复效应

为揭示接种菌根真菌对采煤沉陷引起植物根系拉伤的修复作用,模拟矿区植物垂直方向上拉伤根系,采用三室分根装置以玉米为宿主植物,通过接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,简称AM真菌)研究其对植物受损根系生理生化的影响。结果表明:接菌能缓解因伤根对玉米生长的不利影响。1/3伤根时接菌玉米的地上和地下生物量分别比未接菌显著提高43.8%和17.6%。2/3伤根时,接菌的玉米地上和地下生物量大于未接菌,但未达到显著水平。最大伤根程度时菌根室中AM真菌的侵染率和菌丝密度分别为71.1%和4.82 m/g,仍能与玉米形成稳定的互惠共生关系。接菌促进受损根系对矿质元素的吸收利用。伤根1/3时,接菌玉米地上部中N,P,K,Ca和Mg含量分别比未接菌显著增加1.55,0.43,5.23,2.81和0.28 mg/g,接菌分别比未接菌的玉米根系中N,P,K,Ca和Mg含量显著增加1.32,0.73,5.0,6.45和0.69 mg/g,且能恢复到未伤根时玉米的矿质元素含量水平。接菌能降低伤根对玉米根系内源激素产生的不利影响。伤根1/3时菌根室接菌玉米根系中生长素(IAA)、赤霉素(GA)和细胞分裂素(CTK)含量显著提高,脱落酸(ABA)含量显著降低,且达到未伤根时内源激素含量水平。伤根2/3时菌根室和根室中接菌根系的GA和CTK含量可以恢复到1/3伤根时根系中该激素含量水平。AM真菌的侵染率与菌丝密度与根系中GA和CTK含量显著相关,与IAA和ABA含量相关性不显著。接种菌根缓解了伤根对植物的生理生化不利影响。     

不同丛枝菌根真菌对铁尾矿基质的改良效果

将4种不同生态型的丛枝菌根真菌接种于马钢南山铁矿尾矿基质中,通过紫花苜蓿盆栽试验比较菌根真菌对尾矿基质的改良效果。研究结果表明:4种不同生态型菌根真菌与对照相比,均能增强紫花苜蓿根际土壤酸性磷酸酶的活性,提高紫花苜蓿对基质中磷元素的吸收能力,增加紫花苜蓿的生物量,其中来源于某铜尾矿的Glomus intraradices在改善尾矿基质理化性状、促进紫花苜蓿生长方面的效果最佳。     

接种微生物对煤矿废弃基质的改良与培肥作用

针对煤矿废弃物煤矸石和粉煤灰生态治理难的特点，将它们作为生物基质来进行利用将是一种很好的途径，通过接种菌根真菌与根瘤菌，对废弃基质进行生物改良，结果表明，植物根系对基质理化性状有一定的改良与培肥作用，提高了基质pH和EC值，使之更趋近于植物正常生长的酸碱范围.两种微生物都能够与植物形成较好的共生关系，长期种植豆科植物有利于基质中N的积累.双接根瘤菌和AM菌根真菌促进了植株对煤矿区固体废弃物中难溶性P的吸收和利用.     

菌根技术在赤泥堆场植被恢复中的应用前景

菌根是植物根系与土壤真菌形成的互惠共生体,对提高植物抗逆能力十分重要。赤泥是氧化铝生产中排出的高碱性尾矿,赤泥堆场对环境造成不良影响,植被恢复困难。讨论了菌根的作用及其在工矿破坏区土壤修复中的应用;论述了菌根技术在赤泥堆场植被恢复中的应用策略,认为通过广泛调查和进行菌株及适生植物筛选试验,可以将菌根技术应用于赤泥堆场的植被恢复。     

Arbuscular mycorrhizal symbiosis facilitates apricot seedling(Prunus sibirica L.) growth and photosynthesis in northwest China

Arbuscular mycorrhizal (AM) fungi can successfully enhance photosynthesis (Pn) and plants growth in agri-cultural or grassland ecosystems.However,how the symbio...     

粉煤灰和菌渣配施对矿井水污染土壤微生物学特性和小麦生长的影响

通过田间试验研究了不同改良措施对矿井水污染土壤微生物学特性和小麦生长的影响。试验以矿井水污染土壤作为对照（CK）,设2个土壤改良处理：T1处理(添加食用菌渣)和T2处理(添加粉煤灰+菌渣)。结果表明：对照相比,2个改良措施均显著提高了0~40 cm土壤层中微生物的数量;T2处理0~40 cm土壤层的的细菌和放线菌的数量均显著高于T1,但真菌数量与T1间没有显著差异;2个土壤改良措施均显著提高了0~40 cm土壤层土壤酶(脲酶、蔗糖酶和磷酸酶) 活性和土壤呼吸速率,土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性及土壤呼吸速率均表现为T2>T1>CK;在两测试时期（拔节期和花期）T2和T1处理小麦的群体数量、株高、叶面积和叶绿素含量均显著高于CK;成熟期T2和T1处理小麦的成穗数、穗粒数、千粒重、产量和收获指数均显著大于对照（CK）。     

煤矸石填埋场土壤微生物学特性的时空变异

为了研究煤矸石填埋场土壤微生物学特性的时空变异,以山西长治司马矿煤矸石填埋场为研究对象,通过野外调查和采样分析,对不同复垦年限矸石场的土壤微生物特性进行了分析。结果表明,在垂直方向上,矸石场不同层次土壤的微生物数量以及真菌、放线菌占微生物总数的比例随着复垦年限增加而逐渐增加,而细菌与真菌的比值(B/F值)呈降低趋势。在林木根区水平方向上,随着复垦年限的增加,S1(树基附近)处的细菌占微生物总数的比例逐渐减少,真菌和放线菌占微生物总数的比例逐渐增加。充填复垦5 a后,S1位点的细菌数较S2处(距树干基部约100 cm处)显著低11.70%,真菌和放线菌数量分别较S2处高31.18%和19.08%,B/F值比S2处低19.95%。矸石场各土壤层次的过氧化氢酶、土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性随着复垦年限的增加呈增加趋势。在水平方向上,在充填复垦5 a后,与S2位点相比,S1处磷酸酶和蔗糖酶活性分别降低23.81%和17.95%,脲酶酶活性显著提高19.05%,但S1处的过氧化氢酶活性与S2位点相比没有显著差异。矸石场复垦土壤呼吸速率随着复垦年限的增加,呈增加趋势。在复垦第1年,S1和S2位置土壤呼吸速率没有显著差异。充填复垦3 a后,S2处的土壤呼吸速率显著高于S1,但到复垦5 a后,S1处的土壤呼吸速率较S2显著提高33.33%。     

地表裂缝对沙柳根际微生物和酶活性的影响

以裂缝未经过的沙柳为对照,通过测定0~10,10~20,20~40 cm土样,利用统计分析方法研究了神东矿区补连塔煤矿有裂缝经过的沙柳根际微生物数量和酶活性的时空演变特征。结果表明：地表裂缝降低了沙柳根际细菌、真菌和放线菌的数量,提高了蔗糖酶、磷酸酶和脲酶的活性,改变了微生物、土壤酶以及微生物与土壤酶之间的内在联系。经过1 a多时间,沙柳根际真菌数量、磷酸酶活性和深层蔗糖酶活性受地表裂缝的影响有所减弱,而细菌数量、放线菌数量、脲酶活性和表层蔗糖酶活性受地表裂缝的影响未见明显减弱,沙柳根际细菌和真菌数量受地表裂缝影响的下降幅度、蔗糖酶活性和磷酸酶活性受地表裂缝影响的上升幅度的垂直分布格局发生了改变。可以得出：地表裂缝对沙柳根际的生物活性造成了一定的影响,沙柳根际的生物活性具有一定的自修复能力,但其完全恢复尚需较长时间。     

VA菌根用于矿山复垦的基础研究

目前国外矿山复垦研究的新热点是应用现代微生物工艺技术加速新覆盖土的改性与熟化。文章阐述了为试验矿区筛选适生优质ＶＡ菌株、繁殖菌剂的方法，试验证明，在复垦地接种ＶＡ菌根后，可以大幅度提高植物生物学产量和加速培肥土壤。这与常用的施用化肥或掺入土壤改性材料相比，经济、高效、持久、无污染。加快这项技术的应用研究，对拓宽我国科学复垦技术研究领域、提高土地复垦率具有重要意义。     

菌根真菌对粉煤灰充填复垦中金属元素的利用

针对煤矿废弃物粉煤灰中微量金属元素的利用问题,利用丛枝菌根真菌对矿质元素的调节功能,采用充填复垦盆栽试验,比较不同菌株及其联合作用对植株和基质中微量元素的影响。结果表明：对于宿主而言,接菌能提高对锌、铁、铜的吸收量,同时能抑制有害金属元素铅和锰的过量吸收;菌丝能吸收过量的锰元素;不同充填厚度比较,菌根真菌吸收锌、铁、铜的能力优于根系。对于基质而言,接菌能提高基质中锌、铁、铜和铅含量,降低锰含量;分室中所有接菌处理有效锌、铜、铁的单项丰缺指数都大于对照。接菌处理能够弥补因减小覆土厚度产生的影响,为充填复垦节约成本。     

Effect of saline stress on fungi metabolism and biological leaching of weathered saprolite ores

Biological leaching of nickel laterite ores is based on the use of heterotrophic microorganisms and their metabolic products to dissolve nickel and cobalt from oxide minerals. High salinity of water supplies and soils in the vicinity of nickel laterite ore bodies can be a major challenge in the application of bio-leaching process in situ. Salt stress can imbalance the osmotic potential in fungi cells generating a water deficit and the influx of sodium may lead to metabolic toxicity. The purpose of this study is to examine salt tolerance development of Aspergillus foetidus using gradual acclimatization technique to salt concentrations up to 2% and to assess the use halotolerant microorganisms in leaching weathered saprolite ores under saline conditions. It has been observed that salinity stress affects the growth but not the energy metabolism of the organism. Kinetic of metal leaching, nature of secondary reactions and metal dissolutions were also influenced by salt stress.     

丛枝菌根与覆草对矿区玉米生长及土壤水分的影响

煤矿开采加剧了干旱胁迫与土壤贫瘠。如何提高水分利用率,促进植物生长与土壤改良成为矿区农田修复的关键所在。试验区土壤类型为风沙土,土质疏松,蓄水保肥能力较差。试验设定对照(CK)、覆草(F)、接菌(M)、覆草联合接菌(FM)共计4个处理,每个处理3个重复,共12个小区。试验结果表明:接菌可有效地提高玉米的生物量和产量,接菌玉米产量比对照组高出13 %;改进覆草方式后联合接菌处理,可以有效提高玉米产量;5月完成覆草后,当月的土壤水含量比未覆草的处理高出30 %;9月降水少、蒸发量增加,覆草有效减少了水分的蒸发,保水量比未覆草提高37.5 %。     

煤矸石堆放的环境问题及其生物综合治理对策

针从目前煤矸石堆放导致的矸石的自燃,SO2、H2S气体的释放,酸性废水的形成,污染大气、土壤和水体等环境问题,提出了生物综合治理的新思路。利用微生物脱硫去除矸石中的硫,形成的酸性废水用碱性粉煤灰中和,同时结合菌根真菌和其他微生物来进行生态恢复,将是煤矿区生态恢复的新的研究方向和重点。     

三维激光扫描技术对接种菌根植株形态的影响规律

三维激光扫描技术建立的植物三维立体模型,可精确、全面、原位地反映植物形态特征,对于揭示接菌植物的微观形态特性具有比传统测量方法更明显的优势。以玉米为供试材料,在低磷条件下(20 mg/kg),设置接种菌根与对照两个处理,研究三维激光扫描技术对接种丛枝菌根真菌的植株形态特征在不同生长期的动态变化规律,分析比较不同处理的植株侵染率、菌丝密度、土壤酸性磷酸酶活性和土壤有效磷等理化指标及玉米形态特征的变化。研究结果表明,在低磷条件下丛枝菌根在30 d时侵染率已经达到82%,菌丝密度增加,酸性磷酸酶活性增强。在生长到30 d的时候,接菌组的株高、冠幅分别比对照组提高52%,47%,生长到60 d时接菌组茎杆横截面积为对照组的124%,玉米活叶面积、叶宽、叶片垂高等都得到提高,并且随着生长期延长接菌和对照处理的差异增大。以曲率半径表示叶片弯曲程度,在生长到60 d时接菌组曲率半径比对照组增加46.5%,接种丛枝菌根真菌促使叶片更加坚挺。