氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferroxidans，T.f)和氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiooxidans，T.t)是两种能氧化还原性硫化合物而产生硫酸的嗜酸性细菌。这种产酸的特性，使得硫杆菌具有很好的工程实用价值。自二十世纪以来，就作为“生物浸出法冶金工艺”的主角而被广泛应用于难浸提矿石或贫矿中金属的溶出与回收。近年来，这两种菌的特性被逐渐应用到环境污染治理领域。人们对利用生物浸出法实现煤和烟道气的脱硫及污泥中重金属的去除等进行了许多探索和研究，并使其达到了一定的产业化应用。 虽然前人对两种菌的特性及应用方面已进行了较为详细的研究，对氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌有了较深的了解，但仍存在许多未解决的问题。例如，这两种硫杆菌对不同硫化合物的利用能力至今仍缺乏系统和科学的评价，其硫代谢机理也存在着许多的争议；目前绝大部分有关硫杆菌的研究都集中在无机领域，有关有机物对硫杆菌的毒性研究仍鲜有报道；针对目前国内城市河涌底泥重金属污染严重，利用硫杆菌进行生物沥滤的研究也鲜有报道；氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌作为微生物由来的腐蚀的主要菌种，其作用机理、影响程度等的研究至今仍很缺乏。为了丰富和完善两种硫杆菌的理论知识与实践经验，针对上述四方面存在的研究不足的现状，本研究利用由硫铁矿采集到的矿坑废水，通过一系列培养、分离、纯化得到的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌从以下四个方面对两种菌的特性及应用进行了研究。内容一，分别以硫酸亚铁、单质硫、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠等物质作为两种硫杆菌的底物，比较两种菌对这些物质的利用能力，并研究溶液中各含硫化合物之间的转化规律。同时，进一步研究了溶解氧(DO)和起始pH等因素对硫杆菌利用底物的影响。内容二，分别在两种菌的培养基中添加甲酸、乙酸、丙酸、丁酸四种低分子有机物，乙醛、乙醚、乙醇、丙酮四种可溶性低分子有机物及葡萄糖作为两种硫杆菌的有机环境，研究比较硫杆菌对这些有机物的耐受性及降解性能。内容三，利用纯化得到的两种硫杆菌，分别投加硫酸亚铁、单质硫及二者的混合物作为不同的能源物质对河涌底泥重金属进行生物沥滤，研究这两种硫杆菌的沥滤效果，及比较不同底物对沥滤的影响。同时利用底泥中的土著硫细菌和铁细菌对底泥进行生物沥滤，比较纯硫杆菌与土著菌的沥滤能力。内容四，以静态实验的方式进行氧化亚铁硫杆菌对304不锈钢的腐蚀影响实验。从微生物检测，采用到电化学测量、材料表面形貌观测等手段多分析和研究氧化亚铁硫杆菌产生腐蚀影响的机理，腐蚀的程度等。 氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌对不同硫化合物的利用能力比较及其代谢机理研究结果表明，T.f利用单质硫的能力不如T.t，但对硫酸亚铁、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠的能力都有很强的利用能力；zf难以利用硫酸亚铁，但利用单质硫、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠的能力都很强。根据两种菌利用不同底物产生的中间产物的种类及量，详细地探讨了T.f和T.t菌利用硫酸亚铁、硫、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠的代谢途径机理。其中，利用硫酸亚铁、硫和亚硫酸氢钠的机理比较简单，但对硫代硫酸钠的利用极为复杂，终产物有硫酸、连四硫酸钠、二氧化硫和硫等。溶解氧浓度、起始pH对T.f和T.t利用底物的影响研究结果表明，提高溶解氧浓度可以显著加快T.f和T.t对硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠的利用速度，但不能提高T.f和T.t对硫酸亚铁和硫的氧化速度。较低的pH能显著加快T.f和T.t对各种底物的利用速度。 有机物对氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌生长影响的研究结果表明，两种菌对不同的有机物有不同的适应性。在葡萄糖中两种菌都能很好的生长。T.f菌则在乙酸中有较好的生长，T.t菌则在乙酸和丁酸中都能较好的生长。乙醛和乙醚完全抑制T.f菌的生长，而在乙醇和丙酮中T．f菌生长良好。T.t菌在四种有机物中受到一定的影响，但均能生长。另外，两种硫杆菌对所选的各有机物都不具有降解利用能力。总之，硫杆菌对有机物是选择性的适应，并可通过驯化等方式加强其适应能力。氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌沥滤河涌底泥重金属的研究结果表明，T.f、T.t菌及混合菌与土著菌埘河涌底泥中Cd、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb六种重金属都具有良好的沥滤效果，且两者沥滤效果相当。最高去处率分别达70％、60％、80％、95％、80％、30％。但土著菌沥滤河涌底泥金属的迟缓期较长，需要4-5d的时间。投入实验室已分离得到的硫杆菌则可以缩短浸出的迟缓期，加快浸出速度，通常第2d便开始快速溶出。这点在实际生产中，有一定的应用价值，即可以缩短驯化时间，同时也能加快浸出的速度，从而减少沥滤时间。另外发现，投加不同的底物，亚铁和元素硫，对两类菌沥滤底泥重金属效果有一定的影响作用。对Cr、Pb的浸出，投加硫粉的浸出效果更好，对Cd、Ni、Cu、Zn四种会属的浸出效果则无明显影响。此外，土著菌不同的驯化方式对底泥沥滤有一定的影响。在驯化过程中一直以底泥为培养基的土著菌A与一直以自配的9K作为培养基，底泥只是作为接种部分驯化得到的土著菌B相比，前者菌的种类较多。土著菌A的场合由于各种菌之间易产生协同作用，有利于金属的浸出，因而更适用于实际生产。最后，T．f菌及混合菌同时投加亚铁和元素硫两种底物，各种金属的浸出率反而降低。这可能是硫杆菌代谢生成的SO<,4><2+>与Fe<3+>易生成黄铁矾(M<,2>Fe<,6>(SO<,4>)<,4>(OH)<,12>(M=K<+>、Na<+>、NH<4+>)等沉淀物质，与溶出的重金属发生共沉淀，从而降低其浸出重金属的效果。黄铁矾生成的最适宜条件为pH=2.0，因此可通过控制沥滤的pH来控制黄铁矾沉淀的生成。 氧化亚铁硫杆菌对304不锈钢腐蚀影响的研究结果表明，在静态实验中，从生物膜的观测，电化学方法的监测证实z厂菌的存在极大地加速了对304不锈钢的腐蚀，且主要以均匀腐蚀的方式进行。即主要由其产生的硫酸对会属进行腐蚀。点蚀现象不明显的主要原因可能是在腐蚀过程中，正如电极表面SEM电镜图片发现的那样，T．f菌并未大量附着在电极表面，因而不会在电极局部位置形成特殊的点蚀腐蚀环境，如：更低的pH、DO及代谢产物分布不均等现象。另外，在静态实验中，周期较短，从而腐蚀的程度也较轻，点蚀也可能不明显。