检索结果-南通市图书馆

土壤中滴滴涕的还原转化动力学及其生物化学机制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

土壤中滴滴涕的还原转化动力学及其生物化学机制研究

作者：肖林成广西科技大学

学位级别：硕士

滴滴涕(1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane,DDT)是农药污染场地和华南滨海湿地土壤中广泛存在的一种持久性有机污染物,如何消除土壤中的DDT已成为亟需解决的环境问题。DDT脱氯是消除DDT污染的首要步骤,还原脱氯是DDT在土壤... 详细信息

滴滴涕(1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane,DDT)是农药污染场地和华南滨海湿地土壤中广泛存在的一种持久性有机污染物,如何消除土壤中的DDT已成为亟需解决的环境问题。DDT脱氯是消除DDT污染的首要步骤,还原脱氯是DDT在土壤中转化的首要途径,微生物驱动的异化铁还原参与DDT化学还原脱氯过程。本论文利用含高浓度DDT的污染场地土壤,构建脱氯菌-土壤-AQDS(disodium anthraquinone-2,6-disulfonate,C14H6O8S2Na2)体系和零价铁(zero-valent iron,ZVI)-土壤-AQDS体系,结合添加DDT的滨海湿地土壤系统,采用厌氧培养处理,通过GC-MS分析,研究3个体系中DDT的脱氯途径与还原转化动力学,通过T-RFLP和克隆文库研究3个体系中DDT脱氯相关微生物,并分析DDT脱氯与土壤理化性质、微生物群落结构、功能微生物丰度等土壤环境因子的关系,阐明土壤中DDT的环境行为以及碳源、AQDS、ZVI及滨海湿地厌氧、微碱性、高盐度环境对DDT脱氯的影响,确定DDT脱氯时响应的微生物,深入探讨在高浓度DDT污染场地土壤环境以及滨海湿地厌氧、微碱性、高盐度环境下,铁还原耦合DDT还原脱氯的作用机制。主要研究结果如下:(1)脱氯菌-土壤-AQDS体系中DDT的还原转化及其脱氯机制。DDT降解及其一级降解产物DDD增加的趋势如下:土壤+AQDS+乳酸钠>土壤+乳酸钠>土壤+AQDS>土壤。灭菌体系的DDT几乎没有发生还原过程;非灭菌体系的DDT在微生物的作用下42 d后仅降解了18.4%;外加碳源乳酸钠时,反应42 d后有39.5%的DDT被还原,降解率提高了一倍多;有电子穿梭体作用的腐殖质模型物AQDS进一步提高了DDT的还原转化率,反应42 d后降解率达到了45.3%。DDT先脱氯生成滴滴滴(1,1-dichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl)ethane,DDD),再脱去HCl进一步生成1,1-双(对氯苯基)-2-氯乙烯(1,1-bis(p-chlorophenyl)-2-chlorethylene,DDMU),DDMU再经过复杂的氧化还原反应等生成厌氧环境下的终产物4,4’-二氯二苯甲酮(4,4’-dichlorobenzophenone,DBP)。添加碳源和AQDS能够提高土壤中脱氯功能菌Desulfitobacterium属、Pyrinomonas属和Herbaspirillum属的丰度,并且碳源乳酸钠的添加能够促使脱氯功能菌等微生物的富集生长,从而促进DDT的还原转化。(2)ZVI-土壤-AQDS体系中DDT的还原转化及其脱氯机制。DDT及其一级降解产物DDD的变化趋势如下:ZVI+AQDS+乳酸钠>ZVI+乳酸钠>ZVI+AQDS>ZVI。加入零价铁的体系中,DDT发生了明显的降解,反应7d后约有70.1%的DDT被降解;在ZVI体系中外加碳源乳酸钠和AQDS后分别约有74.1%和75.8%的DDT在反应7 d后被降解;在ZVI-乳酸钠-AQDS体系中,DDT在反应7d后降解率达到78.4%。乳酸钠能够促使脱氯功能菌、铁还原菌等微生物菌群的富集,脱氯功能菌草螺菌属Herbaspirillum和脱亚硫酸菌属Desulfitobacterium可能是DDT还原转化过程中最主要的物种。(3)滨海湿地土壤中DDT的还原转化及其脱氯机制。灭菌处理的土壤体系DDT浓度没有明显的变化趋势;未灭菌的湿地土壤中人工加入DDT,反应56 d后降解率达到93.8%;外加碳源乳酸反应56 d后约有95.3%的DDT被转化;两种体系均检测到DDD、DDE、DDMU、DBP四种DDT还原转化产物;在土壤中添加碳源乳酸后,能够促进吸附态Fe(II)的生成,而且可以提高脱氯功能菌Dehalococcoidaceae和Rhodobacteraceae的丰度,从而促进DDT及其中间产物的转化。

关键词：滴滴涕还原脱氯铁还原微生物群落 T-RFLP 克隆文库

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

不同水稻土中铁的微生物还原特征

不同水稻土中铁的微生物还原特征

作者：杨春西北农林科技大学

学位级别：硕士

自然环境中，氧化铁的还原主要是由微生物引起的，其中，异化铁还原作用则是微生物还原氧化铁的主要途径。由于该过程中Fe(Ⅲ)的还原与微生物体内基质的氧化相偶联，因此Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)的过程可以促进环境中有机物的降解，而Fe(Ⅲ)... 详细信息

自然环境中，氧化铁的还原主要是由微生物引起的，其中，异化铁还原作用则是微生物还原氧化铁的主要途径。由于该过程中Fe(Ⅲ)的还原与微生物体内基质的氧化相偶联，因此Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)的过程可以促进环境中有机物的降解，而Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)的结果，又可导致土壤环境许多属性的改变。因此，该过程愈来愈被人们所重视。研究异化铁还原作用的环境学意义已成为当今土壤环境化学的热点问题。本文选用铁的氧化还原周期性发生的水稻土为材料，采用室内淹水密闭恒温培养的方法，对国内七个不同地区水稻土中氧化铁微生物还原特征进行了研究，旨在了解我国不同地区水稻土中氧化铁还原的特征、规律和还原潜势，为更深入地研究该过程及其环境意义提供科学依据。七个水稻土样分别采自陕西、吉林、四川、湖南、江西、浙江和广西等省区。所得主要结论如下：（1）在培养过程中，各水稻土样中Fe(Ⅱ)及可浸提总铁FeT浓度随时间变化的曲线均呈“S”形，具有明显的阶段性特征。根据Fe(Ⅱ)浓度变化的特点，可将水稻土中氧化铁的还原反应划分为启动期、快速期、减速期和稳定期四个阶段。其中，快速期内产生的Fe(Ⅱ)量可占反应总还原量的80%左右，而减速期内产生的Fe(Ⅱ)量只占总还原量的20%左右;土样中可浸提Fe(Ⅲ)在反应进入减速期时就已经检测不出，其时间大体上与快速期向减速期转变的时间一致，表明快速期内还原的是较易溶的Fe(Ⅲ)，而减速期内还原的是相对难溶的Fe(Ⅲ)。（2）不同土样之间，氧化铁还原反应产生的Fe(Ⅱ)的最终浓度差别很大，变化范围为1700-8300 mgFe/kg土，其大小顺序在各温度下都是：吉林土>普集土>湖南土>四川土>浙江土>江西土>广西土。最终Fe(Ⅱ)浓度都小于土样游离氧化铁含量而大于土样无定形氧化铁含量，并与土样无定形氧化铁含量呈极显著相关，与土样游离氧化铁、粘粒、有机质等含量以及土样pH值无显著相关性。这表明在培养过程中被还原的主要是无定形氧化铁和其它一些活性与无定形氧化铁相近的氧化铁。在七个土样中，吉林和普集两个北方水稻土样的铁还原反应最终的Fe(Ⅱ)的浓度都大于其余五个南方水稻土样，表明北方水稻土中活性较高的氧化铁的含量较南方水稻土高一些。（3）升高温度，使铁还原反应的各个阶段都缩短，其中尤其使反应的启动期和快速期缩短的程度较大。高温下，铁还原反应速率增大，在反应快速期，温度每升高10℃，速率增大2-4倍。升高温度，各土样中铁的还原量增大。（4）利用多种动力学模型（17个）对水稻土中氧化铁微生物还原反应的动力学特征进行了研究。结果表明，不同温度下、不同土样间，氧化铁还原反应所适用的最优动力学模型不尽相同，反映了温度和土壤性质对铁还原规律的影响。就总体而言，一级动力学模型ln(1-C/Cmax)=A+Bt对三种温度下大多数水稻土样是较优模型。（5）应用过渡态理论计算出水稻土中氧化铁微生物还原反应的活化能为：吉林水稻土（261.4kJ/mol）>普集水稻土（154.7kJ/mol）>湖南水稻土（144.8kJ/mol）>江西水稻土（135.3kJ/mol）>四川水稻土（135.3kJ/mol）>浙江水稻土（80.8kJ/mol），表明两种北方水稻土中Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)需要克服的能障大于其它五种南方水稻土。（6）土壤经湿热灭菌以后，氧化铁几乎不再发生还原，这进一步证实了微生物在土壤氧化铁还原中起主导作用。在灭菌加热过程中，部分氧化铁能以化学方式被还原，还原产生的Fe(Ⅱ)浓度大小顺序为：吉林土>四川土>普集土>湖南土>浙江土>江西土>广西土，并与土样无定形氧化铁含量呈显著线性相关。但在平常条件下，土壤氧化铁的化学还原作用是微弱的，而微生物还原方式是主要的。灭菌加热过程会引起土壤中部分氧化铁的老化，加热时间越长，老化量越大。老化了的氧化铁在以后的无菌培养过程中可部分地但不能全部地被活化。

关键词：水稻土恒温培养铁还原反应动力学

柠檬酸对稻田土壤中砷迁移转化和土壤微生物的影响研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

柠檬酸对稻田土壤中砷迁移转化和土壤微生物的影响研究

作者：刘琳山东农业大学

学位级别：硕士

近年来由于农田土壤重金属超标而引起的农产品安全问题受到广泛关注,如何有效控制农田土壤重金属污染、保障粮食安全成为环境领域研究的热点。砷（As）是典型的有毒类金属元素,是我国广大稻田土壤中主要的重（类）金属污染物之一。砷污... 详细信息

近年来由于农田土壤重金属超标而引起的农产品安全问题受到广泛关注,如何有效控制农田土壤重金属污染、保障粮食安全成为环境领域研究的热点。砷（As）是典型的有毒类金属元素,是我国广大稻田土壤中主要的重（类）金属污染物之一。砷污染土壤中土著微生物的群落结构特征和砷生物转化微生物的群落组成也受到越来越多的关注。作为水稻非典型的根系分泌物,低分子量有机酸（LMWOAs）是土壤有机碳的重要来源,它可以扰乱土壤的平衡,并进一步影响污染土壤中砷的生物地球化学循环。柠檬酸（CA）是水稻根系分泌的代表性LMWOAs,研究其对稻田土壤中As的迁移转化和功能微生物的影响及其机制可为制定更有效的控制As在粮食作物中的积累策略提供依据。本论文以砷污染稻田土壤为研究对象,开展室内微宇宙培养实验,结合化学分析和高通量测序技术,研究柠檬酸对稻田土壤砷迁移转化和功能微生物的影响,主要研究结果如下:（1）明确了施加不同剂量CA（0.05%,0.1%,0.2%和0.5%）对土壤孔隙水中As浓度及铁（Fe）、锰（Mn）、p H的影响。CA在1-10天内可被微生物完全利用。CA的添加显著增强了土壤中As的移动性,随着CA剂量的增加,孔隙水中总As浓度增加（1-20倍）。CA的施加也增加了孔隙水中Fe、Mn的浓度,且As浓度与Fe、Mn浓度呈正相关（R≥0.38,p＜0.01）。对孔隙水进行光谱分析的结果表明,孔隙水中有多种可电离的官能团,如羧基（-COOH）、羰基（-COO）和羟基（O-H）,这些官能团对土壤As释放起着重要作用。（2）明晰了施加不同剂量CA（0.05%,0.1%,0.2%和0.5%）对土壤孔隙水中As形态的影响。CA的施加显著增加了孔隙水中砷酸盐（As（Ⅴ））的浓度,但是对As（Ⅴ）还原为亚砷酸盐（As（Ⅲ））没有显著影响。CA的施加明显抑制了As的甲基化过程,显著降低了孔隙水中一甲基砷（MMAs（Ⅴ））和二甲基砷（DMAs（Ⅴ））的浓度。对孔隙水进行光谱分析的结果证明了As、Fe和氧原子的结合（As-Fe-O）以及As、Fe和有机质（OM）的三元络合物的存在（AsFe-OM）,络合态As的生物利用度降低,进行抑制了As甲基化过程。（3）分析了施加不同剂量CA（0.05%,0.1%,0.2%和0.5%）对土壤微生物群落结构的影响。CA的施加显著改变了土壤微生物群落结构。在细菌门水平上,CA的施加显著增加了Firmicutes的相对丰度;在属水平上,CA的施加显著增加了Clostridium＿sensu＿stricto＿12、unclassified＿f＿Clostridiaceae、Caproiciproducens、Desulfitobacterium和VeillonellalesSelenomonadales的相对丰度。系统发育分析表明,绝大多数的代表性OTUs均隶属于Clostridium;线性判别（LDA）差异贡献（LEf Se）分析结果表明,Clostridium和Desulfitobacterium等微生物指标在0.5%CA处理中富集。（4）阐明了施加CA显著增加的微生物与As、Fe转化的关系。相关性网络分析的结果表明,孔隙水中As和Fe的浓度存在正相关关系;Clostridium的多个成员的丰度与Fe存在显著正相关关系,但与As浓度无关;Desulfitobacterium的丰度与孔隙水中Fe和As的浓度均呈显著正相关。此外,CA的施加也增加了Veillonellaceae、Bacillus、Desulfitobacterium和Hydrogenispora的相对丰度,它们分别与As、Fe还原和CA的降解相关联。

关键词：砷土壤矿物铁还原柠檬酸细菌

外源电子受体硝酸盐对水稻土中林丹降解的影响

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

外源电子受体硝酸盐对水稻土中林丹降解的影响

作者：申屠珏浙江大学

学位级别：硕士

六六六(Hexachlorocyclohexane,HCH)是一种广谱性的有机氯杀虫剂,其中具有杀虫成分的是γ-HCH异构体,又名林丹。由于林丹化学性质稳定,自然条件下半衰期长,导致其在土壤中有较高的残留,对环境造成持续的污染和危害,还会通过食物链危害... 详细信息

六六六(Hexachlorocyclohexane,HCH)是一种广谱性的有机氯杀虫剂,其中具有杀虫成分的是γ-HCH异构体,又名林丹。由于林丹化学性质稳定,自然条件下半衰期长,导致其在土壤中有较高的残留,对环境造成持续的污染和危害,还会通过食物链危害人体健康。水稻土长期淹水,因此,厌氧还原脱氯会是林丹在水稻土中的主要降解方式。与此同时,水稻土中其他生源要素(如碳、氮、硫、铁等)的氧化还原转化也会和林丹的还原脱氯存在相互联系,从而对其降解产生影响。本论文将经γ射线灭菌后的土壤和未灭菌的土壤分别淹水预培养30天,以恢复灭菌土壤中的微生物群落和活化原始土壤中的微生物群落,模拟具有不同初始菌群状况的淹水稻田土壤环境,通过厌氧泥浆培养批次试验,外源添加不同电子供体(乙酸盐和甲烷)、电子受体(硝酸盐)以及不同有机物料(水稻秸秆、油菜秸秆、兔粪沼液),研究了厌氧条件下林丹还原脱氯及其与土壤中其他典型还原过程(反硝化过程、铁还原过程、硫还原过程、产甲烷过程)的关系。获得主要研究结果如下:(1)在不添加外源电子供体的情况下,γ射线灭菌后体系中的铁还原和林丹降解都得到了提升,其中灭菌土中的Fe(Ⅱ)产量是原始土壤的1.5-2倍,林丹降解率则提升了 18.8-27.6%。基于qPCR的数据分析却发现脱氯功能基因Dhc和铁还原功能基因Geo在灭菌土壤中的拷贝数比在原始土壤中低1-2个数量级,说明经γ射线灭活处理后,土壤中由Dhc和Geo指示的脱氯菌和铁还原菌不易在后续培养过程中恢复原始活力,推测灭菌土壤中增强的铁还原、林丹降解现象可能与非生物主导的还原作用有关。可能原因在于:土壤中部分大分子有机质和矿物质以及部分死亡菌体经γ射线照射后分解,从而使DOC和Fe(Ⅱ)含量得以提升(分别从1131.2 mg/kg和285.2 mg/kg增加到1743.1 mg/kg和355.3 mg/kg),形成了更多吸附Fe(II)表面复合物,增加了 Fe(Ⅱ)周围的电子密度,促进了脱氯过程的电子转移,因此促进了林丹的非生物降解。(2)在原始土壤中,与对照处理相比,添加外源电子供体乙酸钠后,Fe(Ⅱ)还原速率和林丹的降解率分别从7.5 μM/d和70%增加到25 μM/d和95%左右。与此同时,高通量测序结果表明,具有铁还原功能的Geobacter和Anaeromyxobacter的相对丰度在乙酸钠处理组中分别增加了 0.7%和2.2%,而脱氯功能菌无增长。由此猜测原始土壤中的还原过程可能以生物作用占主导,且林丹的降解中,由铁还原菌介导的与铁还原耦合的非专性脱氯可能具有重要贡献;同时,与对照处理相比,添加外源电子受体硝酸盐的处理中,林丹的降解率在培养末期(28天)从对照处理的75%降低至67%,铁还原过程也受到了抑制(硝酸盐处理中的Fe(Ⅱ)生成量比对照处理少50μmol/g),narG和nirS基因拷贝数表现出一致性增加,而Geo和Dhc基因拷贝数却有所减少。说明土壤中其他电子受体(如N03-)的还原过程会与林丹还原脱氯形成电子竞争,从而抑制林丹的降解。此外,原始土壤在外源添加乙酸钠的处理组中,是否添加硝酸盐对林丹的降解均没有显著影响,只添加乙酸钠、以及同时添加乙酸钠和硝酸钠的两个处理中林丹的降解率均在21天就达90%以上,说明补足电子供体可以消除土壤中其他电子受体(如NO3-)与林丹在还原脱氯中存在的电子竞争效应。(3)用充足等电子量的甲烷代替乙酸钠作为电子供体,发现甲烷补给条件下,硝酸盐处理中林丹的降解率从95.9%降低至88.6%,受到抑制,且这种抑制作用也一致性地反映在铁还原和硫酸盐还原过程中。此外,与无外源电子供体补给的处理相比,甲烷添加可以促进林丹的降解(降解率从68.8-77.4%增加为88.6-95.9%),并减弱反硝化对林丹降解的抑制作用(抑制率11.63%降到7.36%)。而和乙酸钠作为电子供体的情况相比(抑制率为0.03%),补给等电子量的甲烷体系中反硝化作用对林丹降解的抑制更为明显。该过程中,依赖硝酸盐型甲烷厌氧氧化的关键功能基因mcrA的基因拷贝数在硝酸盐处理中约为不添加硝酸盐处理的1.5倍,而传统反硝化作用必然会产生的中间产物N20在整个培养期间都没有明显检出,说明培养体系中可能存在以甲烷作为专一性电子供体、依赖甲烷厌氧氧化的反硝化作用。这种作用间接提供了电子供体补充新途径,因此有效降低了反硝化过程对淹水稻田土壤中林丹还原降解的电子竞争效应。但对比甲烷处理组和乙酸钠处理组对林丹降解抑制作用的差异来看,如体系中电子供体充足且微生物可利用性更高的环境条件下,依赖甲烷厌氧氧化的反硝化在整个还原过程中发生的概率可能较低,因而其通过提供电子供体补充途径的作用对林丹降解的影响也会减弱。(4)设置了不同C/N的含氮有机物料添加处理,包括水稻秸秆(C/N=62.41)、油菜秸秆(C/N=36.75)、兔粪沼液(C/N=0.29),发现经过28天培养

关键词：林丹（γ-HCH）反硝化铁还原有机氮肥

稻田土壤中添加不同浓度铬对异化铁还原和铬还原的影响

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

中国农学通报 2005年第6期21卷 235-237页

作者：毛晖曲东周莉娜西北农林科技大学资源环境学院陕西杨陵712100

采用水稻土为供试土壤,通过添加不同浓度铬的模拟试验,在厌氧培养条件下测定了土壤中可浸提态的亚铁和Cr(VI)浓度的变化,探讨了不同Cr(VI)浓度对厌氧条件下水稻土中微生物铁还原的影响及Fe(III)和Cr(VI)还原的竞争关系。结果表明:以一... 详细信息

采用水稻土为供试土壤,通过添加不同浓度铬的模拟试验,在厌氧培养条件下测定了土壤中可浸提态的亚铁和Cr(VI)浓度的变化,探讨了不同Cr(VI)浓度对厌氧条件下水稻土中微生物铁还原的影响及Fe(III)和Cr(VI)还原的竞争关系。结果表明:以一定浓度值为界限,在此浓度之下,铬参与水稻土中铁的微生物还原过程,可显著降低土壤中Cr(VI)浓度;在此浓度之上,铬对于土壤中的铁还原微生物是有毒害作用的,而导致铁的微生物还原不能发生,使土壤中Cr(VI)不被还原。

关键词：铁还原稻田土壤添加 Cr(Ⅵ) 铬异化 Fe(Ⅲ) 水稻土微生物模拟试验培养条件竞争关系厌氧条件还原过程毒害作用生物还原浓度值

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

蓝铁矿回收过程与机理初探

蓝铁矿回收过程与机理初探

作者：于晶伦北京建筑大学

学位级别：硕士

现代城市排水体制打破了原生态文明下磷的循环,导致磷危机现象显现。随食物进入人体的磷最终大多会聚积于污水处理剩余污泥之中(0%),成为有待开发的“第二磷矿”。剩余污泥在厌氧消化过程中因磷(P)和铁(Fe)的存在以及反应器环境下特种... 详细信息

现代城市排水体制打破了原生态文明下磷的循环,导致磷危机现象显现。随食物进入人体的磷最终大多会聚积于污水处理剩余污泥之中(0%),成为有待开发的“第二磷矿”。剩余污泥在厌氧消化过程中因磷(P)和铁(Fe)的存在以及反应器环境下特种微生物的作用会形成蓝铁矿(Fe(PO)·8HO,Vivianite)沉淀,具有比用作肥料更加广泛的磷回收利用价值。为此,课题研究围绕剩余污泥厌氧消化环境下铁生物还原、环境因素影响等方面探究蓝铁矿生成过程与机理。基于文献调研,实验首先聚焦如何提高铁生物还原速率,以期缩短蓝铁矿生成周期。于是,向实验系统中投加氨氮(NH)与硫酸盐(SO),试图刺激铁的生物还原速度。实验结果显示,NH与SO投加并未提高铁(Fe)的生物还原速率,说明系统中金属(铁)还原微生物(Metal-reducing microorganisms)本身已具有较高的活性,并非铁还原的限制性因素。但是,加入的氨氮(NH)氧化与铁(Fe)还原出现耦合现象,这种自养的铁还原过程,使消化系统明显出现溶解性有机物(SCOD)增幅(3%),导致甲烷(CH)产量增加17%。然而,由于氨氮氧化消耗系统中H,致使系统pH值升高,这就减弱了铝离子(Al)与磷酸根(PO)的结合能力,无形增加了Fe与PO结合生成蓝铁矿的机会,使其增产19%。借助于厌氧消化系统中微生物多样性以及较高活性,实验还利用自然界赤铁矿、针铁矿和无定形铁矿等常见铁源探究铁源化学结构与物理性质对铁还原和蓝铁矿形成的影响,同时,评估这些铁源用作蓝铁矿生成的可行性。实验表明,无定形铁矿、针铁矿、赤铁矿中的铁在铁还原细菌作用下还原度依次降低,这是因为铁的结晶度限制了微生物对铁的代谢,继而影响蓝铁矿形成。磷分级实验结果同时显示,不稳定性磷是厌氧消化系统中能够与铁结合形成蓝铁矿的潜在磷源。理论上,水相中形成蓝铁矿晶体析出的过饱和度与蓝铁矿沉淀的溶解度均受到温度影响。但是,低温、中温和高温厌氧消化实验显示,蓝铁矿晶体沉淀并没有产生明显差异。模拟计算支持实验发现,在55℃温度范围蓝铁矿沉淀受温度影响较小。

关键词：蓝铁矿磷回收剩余污泥厌氧消化金属还原微生物铁还原

Fe（Ⅲ）氧化物介导红树林沉积物细菌对天然有机多聚物的厌氧降解研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

Fe（Ⅲ）氧化物介导红树林沉积物细菌对天然有机多聚物的厌氧降解...

作者：孙超厦门大学

学位级别：硕士

海洋碳循环对海洋生态环境乃至全球气候变化有重要影响。有机碳氧化耦合Fe(Ⅲ)还原是海洋沉积物环境极其重要的微生物代谢过程,但该环境中Fe(Ⅲ)氧化物对天然有机多聚物的微生物氧化过程的影响有待研究。探究Fe(Ⅲ)氧化物介导的天然有... 详细信息

海洋碳循环对海洋生态环境乃至全球气候变化有重要影响。有机碳氧化耦合Fe(Ⅲ)还原是海洋沉积物环境极其重要的微生物代谢过程,但该环境中Fe(Ⅲ)氧化物对天然有机多聚物的微生物氧化过程的影响有待研究。探究Fe(Ⅲ)氧化物介导的天然有机多聚物降解与矿化过程对揭示海洋沉积物环境中碳-铁元素相互作用及其生物地球化学循环具有重要意义。为认识近海沉积物中天然有机多聚物的微生物降解过程,本研究对九龙江口红树林沉积物中纤维素、几丁质和木质素降解菌群多样性受四种Fe(Ⅲ)氧化物的影响进行分析,并以解木质红树林杆菌Mangrovibacterium lignilyticum MCCC 1 A15882 为研究对象进一步考察耦合 Fe(Ⅲ)氧化物的木质素厌氧降解动力学特性、细胞生长和Fe(Ⅲ)还原情况,以期初步探究Fe(Ⅲ)氧化物对微生物降解木质素的影响机制。得到以下结果:(1)四种Fe(Ⅲ)氧化物对红树林沉积物中纤维素、几丁质和木质素厌氧降解菌群多样性的影响分析显示,耦合羟基氧化铁提高了纤维素或几丁质富集菌群中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度;耦合化学磁铁矿将纤维素、几丁质和木质素降解菌群中梭杆菌门(Fusobacteria)相对丰度提高了14.4%、18.5%和10.0%;耦合铁锰结核将纤维素富集菌群中厚壁菌门(Firmicutes)和几丁质富集菌群中纤维杆菌门(Fibrobacteres)相对丰度分别提高52.1%和59.3%;生物磁铁矿对三种天然有机多聚物降解菌群结构无明显影响,这可能是由于不同细菌菌群将Fe(Ⅲ)氧化物作为电子受体的可利用度差异导致。层级聚类和PCoA分析发现,Fe(Ⅲ)氧化物对富集菌群的影响次于天然有机多聚物,天然有机多聚物类型是改变菌群结构的主要因素。这些结果为了解原位沉积物微生物菌群的选择性变化和生物功能提供了重要参考。(2)对富集菌群中的优势降解细菌进行了分离鉴定、功能验证和基因组分析发现,从15个富集样本中共分离厌氧细菌225株,分布于变形菌门(35.1%)、拟杆菌门(33.8%)、厚壁菌门(17.3%)、梭杆菌门(7.6%)和放线菌门(Actinobacteria)(6.2%),且可培养细菌门水平多样性和高通量测序结果相似。参与三种天然有机多聚物降解的重要酶系主要在拟杆菌门菌株基因组中注释到,而厚壁菌门和变形菌门多数菌株基因组仅注释到纤维素或几丁质水解小分子产物降解酶系。然而纤维素或几丁质水解验证发现厚壁菌门和变形菌门部分菌株也能水解纤维素或几丁质,可能存在其他未知降解途径。(3)基于表型、化学分类学和系统发育特性证明了木质素富集菌群最优势降解细菌解木质红树林杆菌Mangrovibacterium lignilyticum MCCC 1A15882代表了拟杆菌门的一个新种。Fe(Ⅲ)氧化物对菌株MCCC 1A15882木质素降解特性的影响结果显示,在不加Fe(Ⅲ)氧化物的对照组中,菌株MCCC 1A15882对木质素(1.5 g/L)的14d厌氧降解率为5.55±0.37%。耦合化学磁铁矿、生物磁铁矿、铁锰结核和可溶性EDTA-Fe(Ⅲ)促进了解木质红树林杆菌MCCC 1A15882对木质素的降解,降解率分别提高了 3.4%、1.0%、2.0%和2.9%,同时也刺激了细胞的生长。培养过程中Fe(Ⅱ)浓度的增加说明菌株MCCC 1A15882将Fe(Ⅲ)氧化物还原进行厌氧呼吸可能是驱动木质素加速降解的主要机制。结果表明耦合Fe(Ⅲ)氧化物促进了细菌对木质素的厌氧降解,对铁呼吸介导的海洋碳循环提供了新认识。

关键词：红树林沉积物天然有机多聚物厌氧降解铁还原解木质红树林杆菌

水稻土中铁的还原过程对于有机碳的分解的影响

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

水稻土中铁的还原过程对于有机碳的分解的影响

作者：孙正华中农业大学

学位级别：硕士

稻田是我国广泛分布的农田生态系统,是一种介于陆地生态系统和水生生态系统中间的一种特殊的生态系统。由于水稻土会发生间歇性的渍水,导致特殊的氧化还原条件,进而影响土壤中各种元素的循环过程。当水稻土淹水而处于缺乏氧气的条件时,... 详细信息

稻田是我国广泛分布的农田生态系统,是一种介于陆地生态系统和水生生态系统中间的一种特殊的生态系统。由于水稻土会发生间歇性的渍水,导致特殊的氧化还原条件,进而影响土壤中各种元素的循环过程。当水稻土淹水而处于缺乏氧气的条件时,土壤中的Fe(Ⅲ)能够代替氧气作为电子受体将土壤中的有机碳氧化。这一过程存在许多生物和非生物的反应,直接影响土壤碳循环及温室气体排放等过程。因此,本研究采集铁和有机碳含量不同的4种土壤,通过控制条件的室内培养实验,探讨了土壤性质、不同氧气浓度和外源Fe(Ⅲ)的添加对土壤Fe(Ⅲ)还原驱动的有机碳分解的影响,得到如下主要结论:1.在厌氧条件下,4种水稻土在培养的一周时间内,Fe(Ⅲ)的还原量与培养时间呈显著线性相关,长沙、儋州、咸宁、岳阳的土壤铁还原速率分别为230.9、221.5、230.6、292.7 mg·kgd,土壤中Fe(Ⅲ)还原造成的有机碳分解比例分别为25.9、38.9、29.2、20.7%。不同土壤中有机碳的含量和土壤中铁的含量是影响Fe(Ⅲ)还原引起的有机碳分解的主要影响因素。2.氧气浓度对铁还原造成的有机碳排放影响十分显著。20%氧气浓度下,儋州和咸宁的土壤样品中的Fe(Ⅲ)并不能够被完全还原。其余三种土壤样品随各处理中氧气浓度的提高,仅增加Fe(Ⅲ)被完全还原所需的时间。且在Fe(Ⅲ)还原期间,Fe(Ⅲ)还原所氧化的有机碳占土壤样品中有机碳分解的50%以上。3.添加Fe(Ⅲ)对土壤Fe(Ⅲ)还原造成的有机碳分解的影响也很显著。仅添加自然水体中极小浓度的Fe(Ⅲ),在好氧处理中可以显著的降低Fe(Ⅲ)还原和有机碳分解。在厌氧处理中也可以减缓Fe(Ⅲ)的还原和有机碳分解。但土壤中的Fe(Ⅲ)完全还原后,添加Fe(Ⅲ)则对有机碳的分解无影响。综上所述,土壤中Fe(Ⅲ)还原会引起土壤碳损失,外源Fe(Ⅲ)可以明显抑制有机碳的分解;在有机碳含量和铁含量都较高的土壤中,氧气一定程度上可以抑制Fe(Ⅲ)还原从而减少有机碳的排放。

关键词：溶解氧氧化还原电位二氧化碳甲烷有机碳铁还原稻田

安徽铜陵酸性矿山环境微生物功能群分析及典型功能菌NJU-T1的鉴定和性质研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

安徽铜陵酸性矿山环境微生物功能群分析及典型功能菌NJU-T1的鉴定...

作者：邢辉南京大学

学位级别：硕士

本文研究了安徽铜陵酸性矿山环境中微生物功能群多样性及典型功能微生物的系统鉴定和性质。从安徽铜陵狮子山酸性矿山环境中采集得到酸性矿山排水、酸性矿山排水底泥及尾砂样品,采用可培养与不可培养两种微生物研究技术对铜陵狮子山酸... 详细信息

本文研究了安徽铜陵酸性矿山环境中微生物功能群多样性及典型功能微生物的系统鉴定和性质。从安徽铜陵狮子山酸性矿山环境中采集得到酸性矿山排水、酸性矿山排水底泥及尾砂样品,采用可培养与不可培养两种微生物研究技术对铜陵狮子山酸性环境微生物多样性进行研究分析,可培养研究主要采用MPN计数及YE、Feo、FeSo、FeTo四种选择性培养基进行培养计数,利用Overlay分离技术,筛选纯化得到14株细菌。经16S rRNA基因测序、同源性分析,利用MEGA5.0制作系统进化发育树图,结果表明分离得到的14株微生物主要属于Acidithiobacillus、Acidosphaera、Acidocella、Acidiphilium等属,可分为4个功能群：嗜酸性异养菌、嗜酸性自养菌、中度嗜酸性铁氧化细菌、中度嗜酸性铁还原细菌。嗜酸性异养菌主要与酸矿水中三价铁的异化还原和寡营养状态的维持有关;嗜酸性自养菌与酸矿水中铁、硫元素的氧化有关,是酸水中的生产者;嗜酸性自养菌将硫化物矿物中低价态硫氧化成硫酸根,产生的能量可以将二氧化碳固定为有机物,并产生生长因子等物质,供酸矿水中其他微生物生长利用;通过嗜酸性铁还原细菌与铁氧化细菌的协同作用,可以实现酸矿水中Fe2+和Fe3+、酸矿水和酸矿水底泥之间铁元素的动态平衡,从而使得酸矿水成为一个相对稳定的生态系统。利用多相系统分类法对从尾砂中分离得到的菌株NJU-T1进行系统生物学鉴定。NJU-T1特征如下：菌落呈白色,近圆性,边缘整齐,表面干燥。菌体单细胞,无芽孢,呈杆状,革兰氏阴性,菌体大小(长×宽)：1.0-3.0μm×0.2-0.3μm,菌体呈滑行运动;NJU-T1不能在厌氧条件下生长,为好氧菌;生长盐度为0-5%,最适生长盐度为0%;在pH2.0-6.0均可生长,最适生长pH值为4.5～5.0;在5-40℃均可生长,最适生长温度为30℃;能够在FeTo、FeSo、Feo培养基上生长,但不能在MA、NA、TSA、R2A培养基中生长;不含Fexirubin色素;可利用阿拉伯糖和水杨素作为碳源生长,但不能利用葡萄糖、蔗糖、半乳糖、果糖、核糖、鼠李糖、甘露醇、甘露糖、山梨醇、麦芽糖、木糖、乳糖等;不能利用硝酸盐及亚硝酸盐,不能使明胶液化,不具淀粉酶、脲酶活性;菌体细胞主要脂肪酸成分有18:1w7c,16:1w7c/16:1w6c,16:0,14:03OH/16:1iso I和12:0;NJU-T1所含主要醌类物质为甲基萘醌MK-7;系统进化树图表明,NJU-T1与Acidithiobacillus caldus、Thermophilic bacterium同源性较近,同源性均为95%,综上形态观察、生理生化性质以及16S rRNA基因序列同源性分析结果表明,该菌株可能属于Acidithiobacillus属的一个新典型种。对NJU-T1进行了性质研究,平板培养和液体培养实验均证实,NJU-T1具有在有氧条件下还原Fe3+的能力。实验表明,NJU-T1在pH为4.5,温度为30℃条件下生长最好,最适还原Fe3+浓度为5mmol/L,还原铁的作用位点可能是位于细胞外膜上。NJU-T1能还原Fe3+,为铁氧化菌提供了初始能源Fez+,维持了整个酸性环境系统中的铁平衡。

关键词：酸性矿山环境酸矿水尾砂底泥 Overlay分离技术微生物功能群荧光计数 DGGE TRFLP NJU-T1 多相分类铁还原