滿李陽 ，曹曉燕 ，孫德四

(1. 九江學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，九江 332005；2. 中南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410083)

鉀和硅是促進(jìn)農(nóng)作物生長及影響其產(chǎn)量和品質(zhì)的兩個(gè)重要營養(yǎng)元素。耕層土壤蘊(yùn)藏著豐富的鉀資源，但絕大部分(90%以上)是水難溶性的或不溶性的，不能直接被農(nóng)作物吸收利用[1?2]。目前，我國鉀肥生產(chǎn)量只占世界的 0.34%，而消耗量占世界的 14.7%，可見，我國的活性鉀非常短缺，主要依賴進(jìn)口。而活性硅能夠通過強(qiáng)化植物細(xì)胞壁、激活防衛(wèi)機(jī)制以適應(yīng)各種非生物因子的脅迫，從而提高植物的抗逆性。如施用硅肥可以增強(qiáng)水稻抗倒伏能力及其對病蟲害的抵抗能力、改善株型、提高光能利用率，并有增產(chǎn)和改善品質(zhì)的作用。隨著人們對硅在農(nóng)作物生長中所起重要作用的認(rèn)識(shí)，在許多國家，硅肥生產(chǎn)量及使用量按每年20%~30%的幅度增加[3?4]。硅是地殼表面的第二大元素，但與天然鉀資源一樣，絕大部分是賦存于水溶性極低的硅酸鹽礦物中，為非活性硅，不能直接被農(nóng)作物所吸收利用。目前，國內(nèi)外主要采用高能耗、高污染的的物理化學(xué)方法從含鉀礦物中提取鉀。有關(guān)使用微生物技術(shù)提取鉀的實(shí)驗(yàn)研究或工業(yè)應(yīng)用和有關(guān)利用微生物從硅酸鹽礦物中提取活性硅鮮見報(bào)道。與傳統(tǒng)物理與化學(xué)工藝相比，生物浸出具有工藝簡單、成本低、環(huán)境友好及除雜選擇性好等優(yōu)點(diǎn)[5?6]。因此，開發(fā)環(huán)境友好的含鉀礦物的生物提鉀、溶硅技術(shù)對發(fā)展生態(tài)與經(jīng)濟(jì)農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義。硅酸鹽礦物的微生物風(fēng)化分解過程是一個(gè)復(fù)雜生物物理與化學(xué)過程，礦物的微生物轉(zhuǎn)化、次生礦物的形成與其中離子的釋放是多種因素協(xié)同作用的結(jié)果。因此，對微生物轉(zhuǎn)化礦物鉀與硅的作用機(jī)理研究是改進(jìn)生物轉(zhuǎn)化工藝和提高轉(zhuǎn)化效率的重要依據(jù)。

通過對比已報(bào)道的含鉀硅酸鹽礦物微生物風(fēng)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，有較好的礦物風(fēng)化分解能力且對K、Si、Al具有一定溶出效果的微生物均為異養(yǎng)菌(主要是細(xì)菌及真菌)。細(xì)菌中的膠質(zhì)芽孢桿菌 Bacillus mucilaginosus 和環(huán)狀芽孢桿菌 Bacillus circulans (又稱鉀細(xì)菌或硅酸鹽細(xì)菌)對硅酸鹽礦物的分解能力最強(qiáng)；真菌中的菌根真菌 Piloderma sp.、巖生真菌Rock-eating fungi和黑曲霉Aspergillus niger等對礦物中的不溶性鉀、硅、鋁具有較好的活化作用，其中，黑曲霉對鉀礦物的溶蝕能力較其他菌種要強(qiáng)，且具有較高的K釋放效率[7?11]。LIAN等[9]曾綜述報(bào)道前蘇聯(lián)與保加利亞學(xué)者 ULBERG，YAKHONTOVA和GENCHEV等利用不同來源的 Bacillus circulans和fungi浸出高嶺石與伊利石的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)搖瓶浸出30 d后，不同來源的菌種的浸礦效果存在顯著的差異，Bacillus circulans最高可浸出礦物中＞50%的SiO2，而fungi對 SiO2的浸出率最高也可達(dá) 30%左右；而ALEKSANDROV等研究發(fā)現(xiàn)，利用硅酸鹽細(xì)菌搖瓶浸出黑云母等含鉀硅酸鹽礦物，連續(xù)浸出40 d，K、Si、Al的浸出率最高分別只有10.22%、9.24%和9.24%，且礦物的溶蝕和金屬的浸出主要發(fā)生在浸出的前5 d，但如果定期(每隔5 d)更換或補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)液6~8次，則SiO2、Al2O3、K2O的浸出率分別可達(dá)到50.28%、57.83%和51.74%。近年來，肖國光等[11]、鐘嬋娟等[12]、莫彬彬等[13]、胡捷等[14]和 ZHOU 等[15?16]分別采用不同來源的野生和誘變的硅酸鹽細(xì)菌和真菌搖瓶浸出鋁硅酸鹽礦物，K、Si、Al各金屬元素的浸出率與上述結(jié)果基本一致，硅酸鹽細(xì)菌的釋鉀(硅)效果要好于真菌。以上微生物主要用于制備微生物菌肥，較少有關(guān)利用它們從硅酸鹽礦物中提取活性鉀和硅的研究報(bào)道。目前，已有大量有關(guān)硅酸鹽礦物微生物風(fēng)化機(jī)理研究報(bào)道，如不同來源異養(yǎng)菌之所以對礦物的分解能力不同，是由于它們的生長代謝差異所致[11?14]；微生物主要通過有機(jī)酸的酸解、胞外聚合物的絡(luò)解和氧化還原等多種因素的協(xié)同作用方式風(fēng)化分解硅酸鹽礦物[15?16]；微生物代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)胞外聚合物和氧化還原酶(蛋白質(zhì))的能力大小是影響其對礦物分解效果的關(guān)鍵因素，其中蛋白質(zhì)是菌體主動(dòng)運(yùn)輸 K 離子所必需的，對微生物吸收利用礦物中的K具有至關(guān)重要的影響[17?21]。此外，硅酸鹽礦物的風(fēng)化分解過程包含微生物的直接粘附作用和微生物代謝物溶蝕的間接作用兩部分，礦物中Fe、Si的溶出主要受間接作用機(jī)制的影響，K、Al的溶出主要受直接作用機(jī)制的影響。直接作用機(jī)制指微生物與硅酸鹽礦物直接接觸時(shí)，在細(xì)胞?礦物界面形成特殊的微環(huán)境(如特殊的 pH值、代謝物濃度等)，通過質(zhì)子交換、配體絡(luò)合和菌體生長的機(jī)械破壞作用影響礦物的風(fēng)化；間接作用機(jī)制是指微生物不與礦物接觸時(shí)對礦物風(fēng)化的影響，主要指小分子有機(jī)酸通過質(zhì)子交換作用溶蝕礦物[22?23]。

本文作者在含鉀礦物細(xì)菌浸出的探索性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在浸礦中期，細(xì)菌?礦物直接接觸模式的浸出體系中有明顯的細(xì)菌?礦物聚集體形成，礦物顆粒表面覆蓋了一層很厚的菌膠團(tuán)(生物膜)，此時(shí)浸出液中 K、Si和Al離子的質(zhì)量濃度明顯增加；在間接接觸模式下，在浸礦后期，微孔濾膜表面有白色絮狀沉淀物產(chǎn)生，K、Si和Al等元素的溶出受到明顯的抑制，說明礦物顆粒表面有可能產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。但至今尚無有關(guān)生物膜和鈍化膜對含鉀礦物細(xì)菌浸出效率的影響研究報(bào)道。為此，本文作者通過微孔濾膜阻止細(xì)菌和礦物的直接接觸，選用一株鉀細(xì)菌(購買于中國普通微生物菌種保藏中心CGMCC)為浸礦菌種，研究不同浸出階段細(xì)菌?礦物接觸/隔離模式對細(xì)菌生長代謝活性和K、Si和Al等元素的溶出動(dòng)力學(xué)的影響，并通過對浸渣和沉淀物的 SEM、EDS和XRD檢測，探討富鉀頁巖礦物顆粒表面生物膜和鈍化膜的形成對K、Si和Al溶出效果的影響及不同浸出階段富鉀頁巖浸出的可能機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)礦樣

實(shí)驗(yàn)所用鉀礦物為富鉀頁巖，購自浙江大學(xué)地質(zhì)標(biāo)本廠，礦樣產(chǎn)地為安徽壽縣，呈淺褐色，斑狀結(jié)構(gòu)。根據(jù) X射線衍射分析，其主要礦物組成為：鉀長石66.12%，伊利石12.25%，石英8.26%，白云母5.28%；通過原子吸收和分光光度法分析其化學(xué)組成，結(jié)果見表1。

表1 富鉀頁巖的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical components in rich potassium igneous rock (mass fraction, % )

1.2 實(shí)驗(yàn)菌種及培養(yǎng)基

實(shí)驗(yàn)所用鉀細(xì)菌(CGMCC 1.2411)購買于中國普通微生物菌種保藏管理中心。在起始pH值為7.0，溫度30 ℃ 條件下，鉀細(xì)菌經(jīng)含濃度5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))富鉀頁巖的 Asby’s基礎(chǔ)培養(yǎng)基[11?12]轉(zhuǎn)移馴化 3 次(每次周期為7 d)，以適應(yīng)富鉀頁巖為其能源物質(zhì)。浸礦培養(yǎng)基為去除含鉀成分的Asby’s基礎(chǔ)培養(yǎng)基，其組成成分為蔗糖 5.0 g/L，Na2HPO42.0 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 0.1 g/L，Na2CO30.1 g/L，pH 7.0。

1.3 浸出試驗(yàn)

設(shè)計(jì)以下3組試驗(yàn)：1) 細(xì)菌?礦物直接接觸試驗(yàn)組(M1)；2)細(xì)菌?礦物間接接觸試驗(yàn)(M2)，試驗(yàn)過程中不更換微孔濾膜；3)細(xì)菌?礦物間接接觸試驗(yàn)(M3)，在試驗(yàn)過程中每隔2 d更換1次微孔濾膜。對于試驗(yàn)M2和M3，微孔濾膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯，孔徑為 0.22 μm，使用前先用酒精浸泡 8 h,再經(jīng)1 mmol/L鹽酸浸泡3 h后，用去離子水反復(fù)清洗后待用。浸出試驗(yàn)時(shí)，將 5.0 g 富鉀頁巖用濾膜包裹并密封后放入錐型瓶中，微孔濾膜可阻隔細(xì)菌及大分子代謝產(chǎn)物與礦粉顆粒的直接接觸。3組浸礦試驗(yàn)條件如下：在 250 mL錐型瓶中加入100 mL浸礦培養(yǎng)基，礦漿濃度為5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，接菌量為1×104/mL左右，溫度30 ℃，搖床轉(zhuǎn)速200 r/min。馴化培養(yǎng)后的鉀細(xì)菌用富鉀頁巖礦漿質(zhì)量濃度為5%的Asby’s浸礦培養(yǎng)基培養(yǎng)至對數(shù)生長期，后經(jīng)濾紙(d=5 μm)過濾和離心收集細(xì)菌(轉(zhuǎn)速為10000 r/min)。收集到的細(xì)菌用經(jīng)鹽酸調(diào)pH=7.0的蒸餾水清洗2次后保存在Asby’s浸礦培養(yǎng)基中，作為接種用細(xì)菌。浸出試驗(yàn)過程中揮發(fā)的水分用去離子水補(bǔ)加。以上每組試驗(yàn)均設(shè)3個(gè)平行樣。

1.4 物理化學(xué)分析方法

浸出液中的K、Si和Al離子采用ICP-AES(儀器型號(hào)為JY38S)測定，并分別以K2O、SiO2與Al2O3進(jìn)行計(jì)量[22]；浸出液的多糖濃度通過 UV?2102紫外可見分光光度計(jì)，苯酚?硫酸法測定[14]；浸出液的蛋白質(zhì)濃度用UV?2102紫外可見分光光度計(jì)，考馬斯亮藍(lán)G250染色法測定[14]；浸出液的 pH值用 PHS?3C型pH計(jì)(上海雷磁儀器廠)測定；浸出液中的細(xì)菌數(shù)量在XS?212生物顯微鏡(南京江南永新光學(xué)儀器)下用平板計(jì)數(shù)法測定；用 SEM(TESCAN公司，型號(hào)為VEGIILSU)與 XRD(日本 Rigaku生產(chǎn)的 D/Max?2500型 X射線衍射儀)觀察細(xì)菌菌浸出前后礦樣的表面微觀形態(tài)變化。其中，細(xì)菌?礦物聚集體和礦物顆粒表面生物膜的SEM樣品制備如下：從試驗(yàn)M1浸礦培養(yǎng)液下部取細(xì)菌和礦物殘?jiān)幕旌衔?，用去離子水洗去表面的可溶性離子后，置于直徑1 mm載玻片上，自然晾干后供電鏡觀察用。細(xì)菌對礦物表面溶蝕程度的SEM和XRD樣品的制備如下：對細(xì)菌作用后的富鉀頁巖浸渣用含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的燒堿溶液清洗3次，然后用去離子水進(jìn)行再次清洗，目的是去除吸附在礦物顆粒表面的細(xì)菌及大分子代謝產(chǎn)物(生物膜)，然后用真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥。

2 結(jié)果與討論

2.1 浸礦過程中細(xì)菌生長與代謝活性的變化

在浸出試驗(yàn)過程中，體系細(xì)菌濃度和代謝活性變化如圖1和2所示，其中細(xì)菌代謝活性是指產(chǎn)酸與產(chǎn)胞外聚合物能力分別用浸出液的pH、蛋白質(zhì)和多糖濃度表示。

由圖1可看出，試驗(yàn)M1、M2和M3中細(xì)菌濃度的變化規(guī)律基本一致，在浸出前期，細(xì)菌濃度一直上升，對于試驗(yàn)M2和M3，從第7 d后開始下降；而試驗(yàn)M1從9 d后才開始下降。這一結(jié)果說明細(xì)菌?礦物直接接觸有利于延長細(xì)菌的對數(shù)生長期。同時(shí)，試驗(yàn)M1中浸出液的細(xì)菌濃度明顯要比試驗(yàn)M2和M3中的小，其原因是M1中的細(xì)菌有一部分吸附在礦物表面，從而導(dǎo)致浸出上清液中游離細(xì)菌數(shù)目的減少。按照文獻(xiàn)[23]的方法，實(shí)際測定試驗(yàn)M1中細(xì)菌總濃度(浸出液中細(xì)菌濃度+礦物顆粒吸附的細(xì)菌數(shù)量)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)M1中細(xì)菌最高總濃度(1010/mL)大約要比試驗(yàn)M3中細(xì)菌的最高濃度(109/mL)高1個(gè)數(shù)量級(jí)。在浸出試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在浸出初期，M1體系中的富鉀頁巖礦粉顆粒表面吸附了大量的細(xì)菌和細(xì)菌聚集體，隨著浸出時(shí)間的延長，礦粉顆粒表面覆蓋了一層由細(xì)菌代謝產(chǎn)生的厚凝膠層(即生物膜，見圖5)。而在試驗(yàn)M2和M3中，由于微孔濾膜阻隔了細(xì)菌和大分子代謝產(chǎn)物與礦粉顆粒的直接接觸，礦粉顆粒表面沒有形成生物膜，這也可能是導(dǎo)致其細(xì)菌生長活性較低的原因之一。

圖1 不同試驗(yàn)體系浸出液中的細(xì)菌濃度Fig. 1 Bacterial concentrations in supernatants of different experiments

圖2 不同試驗(yàn)體系浸出液的pH值以及蛋白質(zhì)與多糖濃度Fig. 2 pH values (a)and concentrations of proteins (b)and polysaccharides (c)in supernatants of different experiments

圖2結(jié)果表明，試驗(yàn)菌株在3組不同的浸出體系中均有一定的產(chǎn)酸和產(chǎn)胞外聚合物(主要是多糖和蛋白質(zhì))的能力，且變化規(guī)律基本一致。試驗(yàn) M1、M2和M3中細(xì)菌代謝產(chǎn)酸、產(chǎn)蛋白質(zhì)和多糖的量都隨浸出時(shí)間的延長而先升高后下降，在9 d左右達(dá)到最大值，浸出液的pH值分別為3.9、4.8和4.3；蛋白質(zhì)濃度分別為 6.48、3.96和 5.40 mg/L；多糖濃度分別為7.57、3.26和6.15 g/L。試驗(yàn)M1中細(xì)菌的代謝能力明顯比試驗(yàn)M2和M3的強(qiáng)，表明細(xì)菌與富鉀頁巖直接接觸可以獲得更高的代謝活性。這與鐘嬋娟等[12]和胡捷等[14]的前期報(bào)道結(jié)果一致，認(rèn)為不同來源的鉀細(xì)菌在發(fā)酵培養(yǎng)和浸礦過程中可以代謝產(chǎn)生草酸、蘋果酸、酒石酸和檸檬酸及大分子胞外多糖物質(zhì)，在細(xì)菌?礦物直接接觸模式下，含鉀硅酸鹽礦物可以顯著促進(jìn)細(xì)菌產(chǎn)代謝產(chǎn)物的能力。浸出后期(12 d后)，浸出液的pH值明顯升高，而多糖和蛋白質(zhì)濃度明顯下降。其原因是：此時(shí)細(xì)菌生長環(huán)境處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，導(dǎo)致微生物不得不利用自身代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸和大分子胞外聚合物；同時(shí)，貧營養(yǎng)狀態(tài)會(huì)迫使硅酸鹽細(xì)菌去利用硅酸鹽礦物中的營養(yǎng)元素(K、P、Fe和Ca等)來維持其自身的生命活動(dòng)，而細(xì)菌?礦物接觸模式(與隔離模式相比)更有利于細(xì)菌直接從硅酸鹽礦物獲取這些營養(yǎng)元素，這也可能是導(dǎo)致細(xì)菌在試驗(yàn)M1中的代謝活性要比試驗(yàn)M2和M3要高的原因之一[11,21]。在浸出試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)M2和M3微孔濾膜表面有絮狀沉淀物生成，且沉淀物隨浸出時(shí)間的延長而增加，特別是在浸出后期，增加明顯。該沉淀物經(jīng) XRD分析主要為 Al2O3(或水合鋁石)和有機(jī)酸鋁(見圖 6)。由于試驗(yàn)M2中沒有更換微孔濾膜，故隨著浸出時(shí)間的延長，其微孔濾膜表面形成的 Al2O3和有機(jī)鋁沉淀物明顯要比試驗(yàn)M3的多，微孔濾膜內(nèi)外的離子交換受到的抑制程度明顯增強(qiáng)，從而導(dǎo)致M2中的細(xì)菌生長和代謝活性要比試驗(yàn)M3的低。從第12 d開始，由于三氧化二鋁等沉淀開始大量生成，同時(shí)，浸出液中營養(yǎng)物質(zhì)消耗怠盡，細(xì)菌生存環(huán)境處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，因此，試驗(yàn)M1、M2和M3中的細(xì)菌生長速度和代謝活性都開始明顯下降。

2.2 浸出上清液中K、Al 和Si的濃度變化

在浸出試驗(yàn)過程中，測定浸出液中 K、Al和 Si各元素的離子含量，同時(shí)換算成氧化物的質(zhì)量濃度，結(jié)果見圖3。由圖3可以看出：

在第1階段(0~6 d)，在試驗(yàn)M1、M2和M3中，浸出液中K2O(SiO2或Al2O3)質(zhì)量濃度基本相同，K2O的質(zhì)量濃度分別為11.25、10.26和10.96 mg/L；SiO2的質(zhì)量濃度19.65、16.27和18.79 mg/L；Al2O3的質(zhì)量濃度分別為10.25、9.09和9.75 mg/L。這一結(jié)果說明，在浸出前期，細(xì)菌?礦物的接觸模式對富鉀頁巖風(fēng)化破壞作用的影響不大，在此階段，富鉀頁巖中K、Al、Si元素的溶出主要受間接作用的影響。

在第2階段(6~12 d)，在3組試驗(yàn)體系中，SiO2的質(zhì)量濃度表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，均呈快速上升的趨勢，試驗(yàn) M1中的 SiO2濃度上升速率略高于試驗(yàn)M2和M3中的的SiO2濃度上升速率；浸出12 d后，試驗(yàn)M1、M2和M3中SiO2的質(zhì)量濃度分別為39.25、32.62和35.21 mg/L。而K、Al的溶出表現(xiàn)出與Si的溶出完全不相同的變化規(guī)律，接觸試驗(yàn)M1對K、Al的溶出明顯具有增強(qiáng)作用，浸出液中的K2O和Al2O3質(zhì)量濃度明顯較試驗(yàn)M2和M3的高。對于K的溶出，在試驗(yàn)M1浸出的6~11 d及試驗(yàn)M2和M3浸出的6~9 d內(nèi)，浸出液中K2O的質(zhì)量濃度均持續(xù)上升，但試驗(yàn)M1浸出液中K2O的質(zhì)量濃度上升速率明顯較試驗(yàn)M2和M3的快，試驗(yàn)M1、M2和M3浸出液中，K2O的最高質(zhì)量濃度分別為18.21、14.26和15.10 mg/L；而后隨浸出時(shí)間的延長，K2O的質(zhì)量濃度開始明顯下降。對于Al的溶出，在試驗(yàn)M1中，Al2O3質(zhì)量濃度在此浸出時(shí)間內(nèi)持續(xù)升高，12 d后，浸出上清液中Al2O3質(zhì)量濃度為27.60 mg/L；而在試驗(yàn)M2和M3中，在6~10 d內(nèi)，Al2O3質(zhì)量濃度上升，最高分別為12.50和16.67 mg/L，但10 d后開始明顯下降。

圖3 不同試驗(yàn)體系浸出液中K2O、SiO2和Al2O3濃度隨時(shí)間的變化Fig. 3 Concentration variations of K2O(a), SiO2(b)and Al2O3(c)with time in supernatants of different experiments

在第3階段(12~15 d)，3組試驗(yàn)體系中SiO2的質(zhì)量濃度仍緩慢上升，浸出15 d后，試驗(yàn)M1、M2和M3浸出液中SiO2的質(zhì)量濃度分別為40.15、33.25和36.24 mg/L。而K2O和Al2O3的質(zhì)量濃度有更明顯的下降趨勢，浸出15 d后，試驗(yàn)M1、M2和M3浸出液中 K2O的質(zhì)量濃度較對應(yīng)的最高濃度分別下降了17.33%、13.54%和14.10%，Al2O3的質(zhì)量濃度分別下降了約30.00%、11.70%和19.40%。

接觸實(shí)驗(yàn)中包括細(xì)菌與礦粉顆粒的直接接觸和間接作用，而隔離實(shí)驗(yàn)則只有間接作用過程。直接作用不但有小分子有機(jī)酸與無機(jī)酸的質(zhì)子交換作用，還有細(xì)菌生長所帶來的物理破壞作用和胞外分泌的大分子物質(zhì)的絡(luò)合作用；而間接作用主要以質(zhì)子交換作用的形式溶解礦物。孫德四等[21]的研究表明，細(xì)菌粘附于礦物上時(shí)，會(huì)在其表面形成特殊的微環(huán)境，這種微環(huán)境由于在 pH值、蛋白質(zhì)和多糖等代謝產(chǎn)物的濃度、水活度等方面均與溶液中不同，因此，對礦物的溶解能力也會(huì)有顯著的差異。通過對比二者的差別，可以了解細(xì)菌對富鉀頁巖的直接和間接作用的影響。由圖3分析結(jié)果可以看出，整體上，直接接觸作用對 K，Si和 Al的溶出貢獻(xiàn)較間接作用要大，但溶出規(guī)律或貢獻(xiàn)大小存在一定的差別。

對K的溶出(見圖3(a))，在浸出的第一階段(0~6 d)，試驗(yàn)M1、M2和M3浸出液中的K2O的質(zhì)量濃度變化規(guī)律基本一致，表明此時(shí)直接接觸作用相對于間接作用對K的溶出貢獻(xiàn)較小，表明K的溶出主要受細(xì)菌代謝產(chǎn)物的影響(尤以酸的作用為明顯)。在第二階段(6~12 d)，接觸試驗(yàn)對K的溶出貢獻(xiàn)明顯較隔離試驗(yàn)要大，導(dǎo)致這一結(jié)果的原因有幾種可能：1)在細(xì)菌?礦物接觸模式下，富鉀頁巖可以顯著刺激和促進(jìn)細(xì)菌生長與產(chǎn)代謝產(chǎn)物的能力。已有研究表明：細(xì)菌生長所產(chǎn)生的機(jī)械破壞作用、有機(jī)酸或無機(jī)酸的質(zhì)子交換作用、有機(jī)酸與胞外大分子的絡(luò)合作用是影響硅酸礦物風(fēng)化分解的重要因素，而蛋白質(zhì)可能與鉀礦粉誘導(dǎo)菌體表達(dá)載體蛋白有關(guān)，是菌體主動(dòng)運(yùn)輸鉀離子時(shí)所必需的[14]。而在隔離試驗(yàn)條件下，由于微孔濾膜阻隔了細(xì)菌及胞外大分子物質(zhì)與礦物顆粒的直接接觸，礦物的溶解主要受小分子有機(jī)酸和無機(jī)酸的酸解作用的影響，這可能是導(dǎo)致隔離試驗(yàn)中溶出的K2O的質(zhì)量濃度明顯較接觸試驗(yàn)要低的主要原因；2)直接接觸模式有利于促進(jìn)細(xì)菌?礦物聚集體和生物膜的形成，這為細(xì)菌獲取礦物中的營養(yǎng)元素提供了有利的生長微環(huán)境。對此，已有研究表明，細(xì)菌?礦物聚集體微環(huán)境中的酸度、蛋白質(zhì)和多糖濃度明顯較發(fā)酵液中的高，K的溶出主要發(fā)生在微環(huán)境中。在浸出的第二階段后期和第三階段(12~15d)，接觸和隔離試驗(yàn)浸出液中的K2O質(zhì)量濃度均出現(xiàn)了一定程度的降低，導(dǎo)致這一結(jié)果的可能原因是：K是細(xì)菌生長的必需生命元素，在此階段，細(xì)菌及代謝產(chǎn)物溶出的K量低于細(xì)菌吸收利用的K量。同時(shí)，在接觸試驗(yàn)中，水合鋁石和有機(jī)酸鋁大量覆蓋于富鉀頁巖表面，而隔離試驗(yàn)中的濾膜表面也有水合鋁石和有機(jī)酸鋁沉淀產(chǎn)生，細(xì)菌的生存環(huán)境受到惡化的同時(shí)，阻隔了細(xì)菌和代謝產(chǎn)物與礦物顆粒的直接接觸面積，從而抑制富鉀頁巖的進(jìn)一步溶解。

對Al的溶出(見圖3(c))，在第一階段(0~6 d)，直接接觸作用相對于間接作用對 Al的溶出貢獻(xiàn)基本相當(dāng)，Al的溶出主要受小分子代謝產(chǎn)物作用的影響。在第二階段(6~12 d)，接觸實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出對Al溶出的明顯增強(qiáng)作用，而隔離試驗(yàn)則反應(yīng)出代謝產(chǎn)物對Al的抑制作用。在此階段，試驗(yàn)M1浸出液中的Al2O3質(zhì)量濃度持續(xù)快速升高，而試驗(yàn)M2和M3浸出液中，Al2O3質(zhì)量濃度上升速率明顯較試驗(yàn)M1的慢，且在第10 d后出現(xiàn)明顯下降。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在此階段，試驗(yàn)M2濾膜表面開始有絮狀沉淀物產(chǎn)生，不可避免地阻礙了小分子有機(jī)酸與礦物顆粒的充分接觸；而對于試驗(yàn)M3，由于每隔2 d更換一次濾膜，避免了絮狀沉淀在濾膜表面覆蓋，這可能是導(dǎo)致其 Al2O3的質(zhì)量濃度要高于試驗(yàn)M2的原因，說明絮狀沉淀物對Al的溶出有明顯的抑制作用。分析認(rèn)為，在此階段，接觸試驗(yàn)較隔離試驗(yàn)對 Al溶出的貢獻(xiàn)較大的可能原因是在接觸模式下，由于細(xì)菌和代謝產(chǎn)物表面基團(tuán)的一部分選擇與礦物表面結(jié)合，因此，減少了與Al離子的絡(luò)合作用及隨后的絮凝作用而使得Al離子濃度的減少；其次，細(xì)菌的直接作用也促進(jìn)了配體絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行，從而促進(jìn)了Al的溶出。另外，接觸試驗(yàn)中細(xì)菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物主要吸附和包裹于細(xì)菌?礦物聚集體的微環(huán)境中，浸出液中具有絮凝作用的胞外聚合物濃度相對較低，而隔離試驗(yàn)中具有絮凝作用的代謝產(chǎn)物主要處于濾膜外的浸出液中，這可能是導(dǎo)致試驗(yàn)M1和M2中轉(zhuǎn)化分解出的Al2O3和Al離子因絮凝沉淀作用而使其質(zhì)量濃度在第10 d后開始下降的原因之一。已有研究表明：白云母、伊利石、鉀長石和石英的微細(xì)顆粒(≤45 μm)及K、Si離子等在細(xì)菌所產(chǎn)生的多糖溶液中具有良好的分散性能，而同樣直徑的水鋁石和Al離子在該溶液中很快會(huì)絮凝沉淀。在第三階段(12~15 d)，試驗(yàn) M1溶液中開始有大量絮狀沉淀物產(chǎn)生，盡管試驗(yàn)M3每隔2 d更換一次濾膜，但其表面仍有白色沉淀物堆積。在此階段，接觸試驗(yàn)M1中Al2O3質(zhì)量濃度出現(xiàn)明顯下降，隔離試驗(yàn)M2和M3中的Al2O3質(zhì)量濃度也仍有一定的下降幅度，其可能原因是：代謝產(chǎn)物絮凝沉淀的Al量大于溶出的Al量(由于細(xì)菌生長對Al的需求極小，因此這一變化過程可能和細(xì)菌生長的吸收與利用無關(guān))；水合鋁石和有機(jī)酸鋁的大量沉淀使富鉀頁巖表面產(chǎn)生一定程度的鈍化，從而抑制富鉀頁巖的進(jìn)一步風(fēng)化分解。

與 K、Al的溶出相比，細(xì)菌對 Si的溶出在接觸與隔離試驗(yàn)中差別最小。這表明試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，細(xì)菌直接作用對Si溶出的影響相對于間接作用小得多，試驗(yàn)體系中 SiO2濃度的增加主要受代謝產(chǎn)物的間接作用的影響。

2.3 浸礦過程中礦物表面生物膜的形成分析

生物膜是細(xì)菌代謝產(chǎn)生的胞外聚合物(主要指蛋白質(zhì)和多糖)相互堆積混合而成的厚凝膠層，可將大量細(xì)胞結(jié)合在一起形成一種聚合結(jié)構(gòu)，粘附在礦物顆粒表面。這些聚合物可在細(xì)菌周圍形成合適其生長的微環(huán)境，從而盡量減少外界環(huán)境因素的影響，為細(xì)菌溶蝕硅酸鹽礦物和獲取礦物中的營養(yǎng)元素提供更為有利的生物化學(xué)條件，這是影響硅酸鹽礦物溶蝕程度的重要因素之一。胡捷等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黑曲霉?鉀長石礦物聚集體微環(huán)境中蛋白質(zhì)和多糖濃度是發(fā)酵液的 11倍和2.5倍，黑曲霉作用于鉀礦粉釋放K+量的80%處于微環(huán)境中。

對細(xì)菌?礦物直接接觸試驗(yàn)M1浸出處理3 d、9 d和15 d后的細(xì)菌和礦粉顆粒復(fù)合體進(jìn)行SEM分析，結(jié)果分別見圖 4。細(xì)菌在礦物顆粒表面形成生物膜的過程一般可以分成4個(gè)階段：1) 在微生物自身的鞭毛運(yùn)動(dòng)或者對界面附近存在的營養(yǎng)物或其他化學(xué)物的濃度梯度變化的自主趨化性的作用下，細(xì)菌主動(dòng)向礦物固相界面遷移靠攏；2) 兩者相互接觸，細(xì)菌粘附于礦物表面，為初始吸附階段；3) 細(xì)菌更加緊密地結(jié)合在礦物顆粒表面上；4) 在細(xì)菌代謝產(chǎn)生的胞外聚合物的粘附和絡(luò)合作用下，細(xì)胞在礦物顆粒表面定殖，形成粘附的微菌落或生物膜。吸附反應(yīng)的后兩步可持續(xù)幾天，合成更多的胞外多聚物，這些物質(zhì)可以使細(xì)菌的吸附更加緊密。圖4(a)表明，浸出3 d后，大量細(xì)菌緊密地粘附在礦物顆粒表面，細(xì)菌?礦物相互作用處于第3階段；浸出9 d后，細(xì)菌?礦物相互作用處于第4階段，細(xì)菌代謝產(chǎn)生了大量的大分子胞外聚合物，并將大量細(xì)菌和細(xì)菌微菌落粘附在一起形成明顯的生物膜(圖4(b))；浸出15 d后，細(xì)菌分泌物明顯增多，微菌落逐漸溶失，礦物顆粒表面形成了一層更厚的生物膜，礦物顆粒大部分被生物膜包裹，形成了細(xì)菌?礦物復(fù)合體(圖4(c))。直接接觸試驗(yàn)M1體系中，當(dāng)浸出時(shí)間在9~15 d時(shí)，K2O、Al2O3和SiO2的質(zhì)量濃度明顯比間接接觸試驗(yàn)M2和M3的高(圖3)，說明生物膜和細(xì)菌?礦物復(fù)合體的形成可以顯著促進(jìn)細(xì)菌對礦物的機(jī)械破壞和化學(xué)風(fēng)化作用。

圖4 細(xì)菌和富鉀頁巖顆粒浸出 3 d、9 d和 15 d后的SEM像Fig. 4 SEM images of bacteria and potassium-rich shale powder after 3 d(a), 9 d(b)and 15 d(c)leaching

2.4 浸渣表面溶蝕與鈍化分析

2.4.1 浸渣表面的SEM和EDS分析

富鉀頁巖原礦樣和被試驗(yàn) M1、M2、M3不同體系浸出15 d后的浸渣表面的SEM和EDS檢測結(jié)果見圖5。

圖5 富鉀頁巖原礦和浸出15 d后富鉀頁巖浸渣表面的SEM和EDS譜Fig. 5 SEM images and EDS spectra of potassium-rich shale surfaces before and after 15 d bioleaching: (a), (a′)Raw ore ; (b), (b′)Test M2; (c), (c′)Test M3; (d), (d′)Test M1

從圖5(a)可以看出，未經(jīng)細(xì)菌作用的富鉀頁巖原礦礦物顆粒表面光滑，棱角分明，凹凸不平狀明顯，晶體結(jié)構(gòu)完整；而經(jīng)細(xì)菌作用后的礦物顆粒表面發(fā)生了明顯的變化，富鉀頁巖被試驗(yàn)M2和M3體系浸出15 d后，礦物顆粒大的棱角和凸起部分被分裂成更多細(xì)小棱角和小顆粒，原礦物晶體結(jié)構(gòu)基本被破壞(見圖5(b)，(c))，試驗(yàn)M3對富鉀頁巖的溶蝕效果要比試驗(yàn)M2強(qiáng)；而圖5(d)表明，細(xì)菌?礦物直接接觸試驗(yàn)M1比間接接觸試驗(yàn)對富鉀頁巖的溶蝕作用更為明顯，細(xì)小顆粒和凸起的棱角部分基本被溶蝕，非晶態(tài)物質(zhì)顯著增多，且在細(xì)菌分泌的胞外大分子物質(zhì)的交聯(lián)作用下，顆粒相互粘連在一起而成絮狀。XRD分析結(jié)果(見圖6(b))表明，這些絮狀物主要由被細(xì)菌從富鉀頁巖中轉(zhuǎn)化分解的水合鋁石或Al3+在有機(jī)酸與多糖的絡(luò)合和絮凝作用下又沉淀到了礦物表面所形成的。從EDS能譜可以看出，細(xì)菌直接和間接作用前后富鉀頁巖礦物顆粒表面的主要化學(xué)成分基本相同。表2所列為能譜分析結(jié)果(多點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)分析所得)。從表2中可以看出，被細(xì)菌直接和間接作用后的富鉀頁巖表面元素K、Si、Fe和 Ca等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的降低，而 Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻明顯增加。試驗(yàn)M1中的浸渣表面元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化最為明顯，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加幅度明顯較試驗(yàn)M2和M3的大，且出現(xiàn)了生物體組成元素S和Cl，這是由細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物粘附在礦物顆粒表明并形成的生物膜所致。

2.4.2 試驗(yàn)M2濾膜表面沉底物的SEM和XRD分析

為驗(yàn)證直接接觸試驗(yàn)浸渣表面絮狀沉淀物的可能礦物和化合物組成，浸出 15 d后，對間接接觸試驗(yàn)M2微孔濾膜表面沉淀物經(jīng)SEM和XRD檢測，結(jié)果如圖6所示。由圖6(b)可知，該絮狀沉淀物主要為三氧化二鋁，其次還含有一定量的有機(jī)酸鋁(草酸鋁、乙酸鋁、檸檬酸鋁)及少量的石英。XRD譜中沒有出現(xiàn)K、Si、Na等的有機(jī)絡(luò)合物的特征峰，表明這些元素的有機(jī)絡(luò)合物在細(xì)菌浸出液中具有較好的溶解性能，而 Al有機(jī)絡(luò)合物的溶解度較低或絮凝性能較強(qiáng)，會(huì)很快沉淀，這一點(diǎn)在孫四德等[11,21]的學(xué)術(shù)論文中有明確的試驗(yàn)驗(yàn)證。三氧化二鋁等沉淀在富鉀頁巖表面的大量覆蓋阻隔了浸出液與礦物表面接觸或微孔濾膜內(nèi)外物質(zhì)交換，這可能是導(dǎo)致試驗(yàn)M2的浸出效率較試驗(yàn)M3的要低的主要原因之一，說明三氧化二鋁及其絡(luò)合物沉淀會(huì)導(dǎo)致富鉀頁巖表面鈍化和浸出速率降低。

表2 富鉀頁巖表面被細(xì)菌作用前后元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Mass fractions of elements of potassium-rich shale surfaces before and after incubation by bacteria

圖6 浸出15 d 后試驗(yàn)M2微孔濾膜表面沉淀的SEM像和XRD譜Fig. 6 SEM image (a)and XRD pattern (b)of precipitations on microfiltration membrane surface of experiment M2 after 15 d leaching

2.4.3 富鉀頁巖原礦和浸渣的XRD分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證接觸和隔離試驗(yàn)對富鉀頁巖礦物結(jié)構(gòu)的破壞程度差異，對原礦樣和浸出15 d后試驗(yàn)M1、M2和M3中的浸渣進(jìn)行XRD分析，其結(jié)果見圖7。結(jié)果表明：與原礦樣相比，3組試驗(yàn)中的富鉀頁巖浸渣的XRD譜中反映富鉀頁巖中各礦物(鉀長石、石英、伊利石、白云母)晶體結(jié)構(gòu)的特征峰均有不同程度的降低或消失。與試驗(yàn)M2比較，試驗(yàn)M3對富鉀頁巖中各礦物的破壞作用要強(qiáng)，XRD譜中反映鉀長石、石英、伊利石、白云母各礦物晶體結(jié)構(gòu)的特征銳鋒下降幅度更為明顯，其中反映白云母的特征峰基本消失，反映伊利石的特征峰大部分消失，且出現(xiàn)反映水鋁石晶體結(jié)構(gòu)的新特征峰。而試驗(yàn)M1中富鉀頁巖浸渣的XRD譜中反映白云母和伊利石的特征峰均基本消失，且出現(xiàn)新生礦物水鋁石的特征峰有顯著增強(qiáng)，且同時(shí)出現(xiàn)反映草酸鋁(Al2C6O12)和乙酸鋁(Al(OH)(CH3COO)2)的新特征峰。這表明在接觸試驗(yàn)條件下，細(xì)菌可以將富鉀頁巖中的部分礦物轉(zhuǎn)化分解成水鋁石，而溶出的Al離子在有機(jī)酸等代謝產(chǎn)物的絡(luò)合作用下形成了新物質(zhì)有機(jī)酸鋁，并在多糖等胞外聚合物的絮凝作用又下沉淀到礦物表面。因此，可以進(jìn)一步確認(rèn)水合鋁石及有機(jī)酸鋁沉淀是導(dǎo)致富鉀頁巖表面鈍化及在浸礦后期浸出效率降低的可能原因之一。

圖7 浸出15 d 后不同浸出體系中富鉀頁巖浸渣的XRD譜Fig. 7 XRD patterns of potassium-rich shale residues after 15 d leaching in different bioleaching systems

3 結(jié)論

1) 細(xì)菌?礦物接觸模式可以顯著促進(jìn)細(xì)菌的生長和代謝活性。接觸試驗(yàn)M1浸出液的最低pH值為3.9，蛋白質(zhì)和多糖濃度最高為6.48 mg/L和7.57 g/L；而隔離試驗(yàn)M2和M3浸出液的最低pH值分別為4.8和4.3，蛋白質(zhì)濃度分別為3.96和5.40 mg/L，多糖濃度分別為3.26和6.15 g/L。

2) 細(xì)菌?礦物直接接觸作用對富鉀頁巖中 K、Si和Al的溶出貢獻(xiàn)較間接接觸作用要大，但溶出規(guī)律或貢獻(xiàn)大小存在一定的差別。在浸出前期(0~6 d)，K、Al的溶出主要受間接作用的影響；在浸出后期(6~15 d)，主要受直接作用的影響；在整個(gè)浸出周期內(nèi)，Si的溶出主要受間接作用的影響。

3) 生物膜與細(xì)菌?礦物聚集體的形成可以顯著促進(jìn)富鉀頁巖的溶解。在富鉀頁巖細(xì)菌浸出的 6~12 d內(nèi)，接觸試驗(yàn)M1中形成了明顯的細(xì)菌?礦物聚集體，礦物顆粒表面覆蓋了一層生物膜，細(xì)菌對富鉀頁巖中K、Al的溶出速率明顯較非接觸模式快。

4) 在細(xì)菌?礦物接觸和非接觸模式下，在細(xì)菌代謝產(chǎn)生的大量胞外多糖等聚合物的絮凝作用下，易在微孔濾膜和礦物顆粒表面生成水合鋁石和有機(jī)酸鋁沉淀，這是導(dǎo)致富鉀頁巖表面鈍化及抑制富鉀頁巖進(jìn)一步溶解的原因之一。

5) 浸出液中有機(jī)酸和胞外聚合物的含量、生物膜和細(xì)菌?礦物聚集體微環(huán)境及礦物表面鈍化膜的形成等均是影響富鉀頁巖細(xì)菌浸出效果的因素，浸礦過程中何種因素在何階段占主導(dǎo)地位仍需進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

[1]COPLAN E, ZENGIN M, ?ZBACE A. The effects of potassium on yield and fruit quality components of stick tomato[J].Horticulture Environment Biotechnology, 2013, 54(1): 20?28.

[2]R?HMED V, KIRKBY E A. Research on potassium in agriculture: Needs and prospects[J]. Plant Soil, 2010, 335:155-158.

[3]BOCHAMIKOVA E A, LOGINOV S V, MATYCHENKOV V V, STOROZHENKO P A. Silicon fertilizer efficiency[J].Russian Agricultural Sciences, 2010, 36(6): 446?448.

[4]MA J F, YAMAJI N. Silicon uptake and accumulation in higher plants[J]. Trends Plant Sciences, 2006, 11: 392?397.

[5]ANJUMN F, SHAHID F, AKCIL A. Biohydrometallurgy techniques of low grade ores: A review on black shale[J].Hydrometallurgy, 2012, 117?118, 1?12.

[6]BRIERLY C L. Biohydrometallurgical prospects[J].Hydrometallurgy, 2010, 104(3): 216?221.

[7]DOPSOM M, LOVGREN L, BOSTROM D. Silicate mineral dissolution in the presence of acidophilic microorganisms:Implications for heap bioleaching[J]. Hydrometallurgy, 2009,96(4): 325?329.

[8]MOCKOVCIAKOVA A, IVETA S, JIRI S, IVANA K.Characterization of changes of low and high defect kaolinite after bioleaching[J]. Applied Clay Science, 2008, 39(3/4):451?455.

[9]LIAN Bin, DONALD L S, FU Ping-qiu. Application and mechanism of silicate bacteria in agriculture and industry[J].Guizhou Sciences, 2000, 18(1/2): 44?53.

[10]HUTCHENS E, VALSAMIal J E, MCELDOWNEY S, GAZE W, MCLEAN J. The role of heterotrophic bacteria in feldspar dis-solution—An experimental approach[J]. Mineralogical Magazine, 2003, 67: 1157?1170.

[11]肖國光, 代 軍, 孫德四. 生物膜與鈍化膜的形成對鋁土礦細(xì)菌脫硅的影響[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 42(5): 824?831.XIAO Guo-guang, DAI Jun, SUN De-si. Effects of biofilm and passivation coating forming on bacterial desilicon from bauxite[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2013, 42(5): 824?831.

[12]鐘嬋娟, 孫德四, 王化軍, 張 強(qiáng).細(xì)菌亞硝酸鈉誘變育種及鋁土礦浸礦脫硅[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 2013, 23(5):1447?1456.ZHONG Chan-juan, SUN De-si, WANG Hua-jun, ZHANG Qiang. Sodium nitrite induced mutagenesis of bacteria and bioleaching silicon from bauxite[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2013, 23(5): 1447?1456.

[13]莫彬彬, 連 賓. 長石風(fēng)化作用及影響因素分析[J]. 地學(xué)前緣, 2010, 17(3): 281?288.MO Bin-bin, LIAN Bin. Study on feldspar weathering and analysis of relevant impact factors[J]. Earth Science Frontiers,2010, 17(3): 281?289.

[14]胡 婕, 郁建平, 連 賓. 黑曲霉對含鉀礦物的解鉀作用及機(jī)理分析[J]. 礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 2011, 30(3): 277?284.HU Jie, YU Jian-ping, LIAN Bin. Capability and mechanism of potassium releasing from potassium-bearing minerals by Aspergillus niger[J]. Bulletin of Mieralogy, Petrology and Geochemistry, 2011, 30(3): 277?284.

[15]ZHOU Yue-fei, WANG Ru-cheng, LU Xian-cai, CHEN Ting-hua.Roles of adhered Paenibacillus polymyxa in the dissolution and flotation of bauxite: A dialytic investigation[J]. Frontiers of Earth Science in China, 2010, 4(2): 167?173.

[16]ZHOU Yue-fei, WANG Ru-cheng, LU Xian-cai. Anorthite dissolution promoted by bacterial adhesion: Direct evidence from dialytic experiment[J]. Earth Sciences Science China, 2011,54(2): 204?211.

[17]GHORHANI Y, OLIAZADEH M, SHAHVEDI A, ROOHI R,PIRAYEHGAR A. Use of some isolated fungi in biological leaching of aluminum from low grade bauxite[J]. African Journal of Biotechnology, 2007, 6(11): 1284?1288.

[18]LIU Wu-xing, XU Xu-shi, Wu Xiang-hua, YANG Qi-yin, LUO Yong-ming, Christie P. Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture[J]. Environmental Geochemistry and Health, 2006, 28: 133?140.

[19]?TYRIAKOVá I, ?TYRIAK I, OBERH?NSLI H. Rock weathering by indigenous heterotrophic bacteria of Bacillus spp.at different temperature: A laboratory experiment[J]. Mineral Petrology, 2012, 105: 135?144.

[20]LIAN B, WANG B, PAN M, LIU C Q, TENG H H. Microbial release of potassium from K-bearing minerals by themophilic fungus Aspergillus fumigatus[J]. Geochimicaet Cosmochimica Acta, 2008, (72): 87?98.

[21]孫德四, 王化軍, 張 強(qiáng). 環(huán)狀芽孢桿菌對鋁土礦浸出分解行為的影響[J]. 中國有色金屬學(xué)報(bào), 2013, 23(4): 1119?1128.SUN De-si, WANG Hua-jun, ZHANG Qiang. Effects of Bacillus circulans on decomposition behavior of bauxite[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2013, 23(4): 1119?1128.

[22]周躍飛, 王汝成, 陸現(xiàn)彩. 微生物?礦物接觸模式影響礦物溶解機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 2007, 13(4): 657?661.ZHOU Yue-fei, WANG Ru-cheng, LU Xian-cai. Influence of microbe-mineral contact model on mineral dissolution: A primary study on microperthite dissolution by Paenibacillus polymyxa[J]. Geological Journal of China Universities, 2007,13(4): 657?661.

[23]陳良娟, 李福春, 李 莎. 硅酸鹽細(xì)菌在礦物表面上的吸附及其選擇性[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 2007, 13(4): 669?674.CHENG Liang-juan, LI Fu-chun, LI Sha. Adsorption of silicate bacteria on surface of orthoclase and biotite and its selectivity[J].Geological Journal of China Universities, 2007, 13(4): 669?674.