А.Т. КАНАЕВ РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ МОЛИБДЕНОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВОСТОЧНОГО КОУНРАДА

А.Т. КАНАЕВ
РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ МОЛИБДЕНОВОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВОСТОЧНОГО КОУНРАДА
(Казахский национальный университет имени аль-Фараби)
Изучен микробиоценоз руды и шахтных вод молибденового месторождения Восточного
Коунрада, расположенного в центральной части Казахстана
Изучение экологии микроорганизмов в месторождениях полезных ископаемых и оценка
интенсивности вызываемых ими процессов показывает, что в определенных условиях,
особенно при разработке рудных тел, микробиологические процессы, протекающие с
огромной скоростью, вызывают значительное выщелачивание металлов из руд. В основе
этого лежат процессы вскрытия и перевода металлов в раствор, которые осуществляются
либо бактериями, либо химическим окислением сульфидных минералов. В нашей республике
имеется ряд месторождений, где целесообразно получение металлов способом
бактериально-химического выщелачивания. При этом большое значение имеют изучения
экологии микроорганизмов и влияние различных факторов на скорость биоокислений
субстратов для создания биотехнологии извлечения цветных и благородных металлов из руд
и продуктов их флотации /1/.
Казахстан является крупнейшей сырьевой базой цветной металлургии, поэтому изучение
экологии микроорганизмов, осуществляющих окисление сульфидных минералов в
экосистемах представляется весьма актуальным. В данной работе представлен материал о
качественном и количественном составе микроорганизмов ряда молибденовых, медных и
свинцово - цинковых месторождений Казахстана /2/.
Материалы и методы исследований
Методы выделения, учета и изучения микроорганизмов. В колбы Эрленмейра на 100 мл
вносили 30 мл стерильной среды Сильвермана и Лундгрена 9К следующего состава (г/л):
(NH4)2SO4 -2,0; К2НРО4-1,0; MgSO4-0,5; NaCI -0,2; FeSO4 -7Н2О -5,0; рН среды доводили до
2,0 с H2SO4. О развитии бактерий Thiobacillus ferrooxidans судили по появлению бурой
окраски среды, вызванной образованием трехвалентного железа в бактериальном растворе.
Сульфатвосстанавливающие бактерии культивировали в пробирках, которые доверху
заполняли средой Старки следующего состава (г/л): водопроводная вода- 650 мл; пептон -2,0;
дрожжевой экстракт 2,0; К2НРО4-0,3; MgSO4-0,3; (NH4)2SO4-1,0; Fe(NH4)2SO4-0,15; Na2S30,6; лактат кальция- 3,0; аскорбиновая кислота- 0,15; рН 7,6 и закрывали стерильными
резиновыми пробками так, чтобы под пробкой не оставалось пузырьков воздуха.
Накопительные культуры сульфатвосстанавливающих бактерий выделяли путем засева
жидкой среды образцами воды. По почернению среды и появлению запаха сероводорода в
процессе инкубации судили о росте этих бактерии. Для получения активной накопительной
культуры делали ряд последовательных посевов на жидкие питательные среды 4-5 суточным
посевным материалом. Посевной материал брали в количестве 2- 4% по объему.
Температура инкубации - 28ОС.
Для выделения нитрифицирующих бактерий применяли среду Виноградского следующего
состава (г/л): (NH4)2SO4-2,0; К2НРО4-1,0; MgSO4-0,5; NaCI- 2,0; FeSO4-0,4;
дистиллированная вода- 100 мл; СаСО3, добавляли в небольшом количестве в каждую
пробирку отдельно, рН 7,0. О росте культуры судили по помутнению среды и путем
микроскопирования. Инкубировали в термостате при 28ОС.
Физико-химические методы исследования. Изучение качественного и количественного
состава микрофлоры месторождения проводили путем высева соответствующих проб руды
или растворов на питательные среды. Пробы воды и руды отбирали стерильно, в
соответствии с имеющимися руководствами /3,4/; рН и температуру измеряли во время
отбора проб. Микробиологические посевы и анализы отдельных компонентов осуществляли в
лабораторных условиях. Количественный учет жизнеспособных клеток проводили методом
предельных десятикратных разведений.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Восточно - коунрадское молибденовое месторождение расположено в 17 км от г.Балхаш
Джезказганской области. Климат резко континентальный, годовая амплититуда температуры
достигает 35оС, среднегодовая сумма осадков составляет 100-170 мм.
Зона оруденения приурочена к пластам сероцветных песчаников и конгломератов дельтовых
фаций. Рудные тела представляют собой пластовые залежи вкрапленных руд с различным
содержанием рудных минералов, от рассеянной до густой вкрапленности. Наиболее
гипергенными минералами зоны окисления являются минералы: железа - лимонит, гетит,
гематит, реже ярозит; меди - малахит, азурит, куприт, реже тенорит, брошантит, халькозин,
ковеллин, хризаколл, молибдена - молибденсодержащие гидроокислы железа из
лимонитизированной зоны, повеллит, ферримолибдит. Жильные гипергенные минералы
представлены каолинитом, кальцитом, гипсом, гидрослюдой, халцедоном, кварцем.
Характерная особенность месторождения - многоярусность, обусловленная наличием
оруденения в пластах песчанников, чередующихся с безрудными породами.
Для месторождения Восточный Коунрад характерна слабая обводненность. В основном
развиты воды трещинного типа, образующие несколько водоносных горизонтов в серых
песчаниках. Формирование шахтных вод и их состава обусловлено рядом естественных
(запасы подземных вод в пределах депрессионной воронки, атмосферные осадки, поток вод
со стороны приподнятых структур и с глубоких горизонтов по трещинам, наличие легко
выщелачивающихся соединений) и искусственных (оборот шахтных вод, растворы от мокрого
бурения, пути интенсивность водообмена) факторов.
В первую очередь нами было проведено изучение окислительных процессов и
микроорганизмов, их осуществляющих, в естественных условиях. С этой целью на ряде шахт
месторождения Восточный Коунрад проводили микробиологические обследования руд,
дренирующие их воды и воды трещинного типа, проходящие через руды и пустые породы, а
также увлажненные руды, характерные для шахты Южный, горизонта 260 м и 280 м.
Определяли групповой состав микроорганизмов: тионовых, аммонифицирующих и
сульфатредуцирующих бактерии. Для культивирования T.ferrooxidans применяли среду 9К
Сильвермана и Лундгрена, для T.thiooxidans - среду Бейеринка, для T.denitrificans - cреду
Баалсруда, для T.novellus - cреду Старки, для сульфатредуцирующих - среду Постгейта, для
Nitrosomonas и Nitrobacter - среду Виноградского, для плесневых грибов - среду Чапека, для
актиномицетов - среду КАА (крахмал аммиачный агар).
В молибденовом месторождении Восточный Коунрад воды в основном нейтральные или
слабокислые. Как видно из табл.1, кислотолюбивые тионовые бактерии T.ferrooxidans,
являющиеся главными окислителями сульфидов, слабо распространены в отобранных
образцах вод и руд. Единичные клетки T.ferrooxidans (в расчете на 1г или 10 мл) обнаружены
в трех пробах руды в кислых условиях (рН 4,8-5,1). Более благоприятными были условия для
жизнедеятельности других тионовых бактерий. Чаще всего обнаруживались микроорганизмы,
растущие на средах Бейеринка, Старки, Виноградского, Чапека. Однако эти бактерии
обладают низкой способностью окислять сульфиды, и их геохимическая роль остается
неясной.
В образцах руд и вод обнаружены сульфатредуцирующие бактерии в количестве 2,5Ч10 3,0Ч102 кл/мл или кл/г. Можно предположить, что сероводород, образованный бактериями из
сульфатов за счет рассеянного в породах органического вещества, в момент выделения
активно взаимодействует с ионами молибдена, образуя вторичные сульфиды.
Из таблицы также следует, что условия на месторождении весьма благоприятны для
жизнедеятельности плесневых грибов, но не для актиномицетов. Геохимическая роль грибов
и актиномицетов неизвестна. В связи с этим они не были идентифицированы.
Таблица 1.Количественный и качественный состав микробоценозов тионовых бактерий вод и
породы шахты "Южный" Восточно Коунрадского молибденового месторождения
Таким образом, естественные окислительные процессы в молибденовом месторождении
Восточный Коунрад слабо развиты. Это подтверждает незначительно низкое содержание
бактерий T.ferrooxidans, способных окислять сульфиды, что свидетельствует о слабом
развитии на месторождении естественных окислительных процессов сульфатредуцирующих
бактерии, более или менее распространенных в водах данного месторождения в условиях
благоприятной кислотности.
Таблица 2. Количественный и качественный состав микробиоценозов сопутствующих
микроорганизмов вод и породы шахты "Южный" Восточно-Коунрадского молибденового
месторождения
ЛИТЕРАТУРА
1. Дубинина Г.А. Изучение экологии железобактерий пресных водоемов.- Изв. АН СССР.
Сер.биол., -1976, -N4, -С.575- 592.
2. Илялетдинов А.Н. Микробиологические превращения металлов // -1984. Алма - Ата. -Изд. :
Наука. -267 с.
3. Романенко В.Н., Кузнецов С.Н. Экология микроорганизмов пресных водоемов. -Л., -1974. 194 с.
4. Резников А.А., Мулиновская Е.П., Соколова И.Ю. Методы анализов природных вод. -М.: 1970. -С.250.
SUMMARY
The object of investigation - the study of ores and mine waters microbiocenosis of molibdenic
deposit of East Counrad, which situatied in the Central part of Kazakhstan.