不同电子供体对氧化铁微生物还原的影响

摘要

本文通过对采自四川、江西、吉林三个水稻土样土壤溶液的厌氧培养，初步探讨了不同基质对Fe(Ⅲ)还原的影响，利用葡萄糖及不同有机酸时的Fe(Ⅲ)还原，以及利用有机酸时温度对Fe(Ⅱ)还原的影响，主要得到了以下结论：　　(1)添加适当浓度的NH4Cl、磷酸盐、KCl对异化Fe(Ⅲ)还原都具有不同程度的促进作用，加快Fe(Ⅲ)还原，但对最终稳定状态的Fe(Ⅱ)累积量影响不大。　　(2)NaCl对利用葡萄糖的异化Fe(Ⅲ)还原有抑制作用。利用葡萄糖进行的发酵产酸过程比利用有机酸进行的异化Fe(Ⅲ)还原过程对NaCl更敏感。　　(3)在以葡萄糖、柠檬酸盐、琥珀酸盐、丙酮酸盐、丙酸盐、乙酸盐、甲酸盐为唯一碳源进行混合培养时，不同来源的微生物Fe(Ⅲ)还原表现不同。Fe(Ⅲ)还原时，四川水稻土的微生物对以上碳源物质都能迅速做出反应，最终单位碳的Fe(Ⅱ)生成量最高；江西水稻土中的微生物在Fe(Ⅲ)还原过程中几乎不能利用丙酸盐而吉林水稻土中的微生物几乎不能利用琥珀酸盐来还原Fe(Ⅲ)。这三种水稻土的微生物都可很好的利用丙酮酸盐还原Fe(Ⅲ)，说明Fe(Ⅲ)还原条件下微生物利用碳源的共性。　　(4)Logistic和指数方程都可很好的模拟异化Fe(Ⅲ)还原过程。Logistic方程更合适描述30℃下的Fe(Ⅲ)还原过程，而指数方程对于20℃和10℃下的多数反应拟合效果较好。　　(5)表观活化能不适合用来描述异化Fe(Ⅲ)还原过程的能障大小，但可很好的指征异化Fe(Ⅲ)还原过程对温度的敏感程度。不同来源的微生物在Fe(Ⅲ)还原过程中都表现出：利用丙酮酸盐的表观活化能最大，其次为利用甲酸盐，其次为利用乙酸盐。总体而言，吉林水稻土中的微生物在Fe(Ⅲ)还原过程中不如四川和江西水稻土的微生物对温度变化敏感。

目录

文摘

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第一部分文献综述第一章厌氧环境中的异化Fe(Ⅲ)还原

1.1异化Fe(Ⅲ)还原微生物的分布

1.2异化Fe(Ⅲ)还原微生物的种类

1.3异化Fe(Ⅲ)还原微生物功能多样性

1.3.1电子受体

1.3.2电子供体

1.3.3自营养和固氮能力

1.3.4极端环境条件下的生长能力

1.4异化Fe(Ⅲ)还原机理

1.4.1通过电子穿梭体进行的不溶性Fe(Ⅲ)还原

1.4.2 Fe(Ⅲ)络合剂的分泌

1.4.3直接和不溶性Fe(Ⅲ)氧化物接触的Fe(Ⅲ)还原

1.5影响异化Fe(Ⅲ)还原的因素

1.5.1 Fe(Ⅲ)的形态及其它电子受体

1.5.2异化Fe(Ⅲ)还原微生物的种类

1.5.3生长基质或电子供体

1.5.4温度

1.5.5 pH

1.5.6气体环境

1.5.7其它物质的影响

1.6研究异化Fe(Ⅲ)还原的意义

1.6.1异化Fe(Ⅲ)还原是最古老的呼吸形式之一

1.6.2利用异化Fe(Ⅲ)还原获得环境中无法培养的微生物

1.6.3异化Fe(Ⅲ)还原可能参与了许多矿物的形成

1.6.4异化Fe(Ⅲ)还原为污染环境的生物修复提供了途径

1.6.5利用异化Fe(Ⅲ)还原微生物发展生物电池可生产清洁能源

表1-1已发现的Fe(Ⅲ)还原微生物

表1-2部分Fe(Ⅲ)还原微生物的描述

第二部分试验部分第二章混合培养中不同基质对Fe(Ⅲ)还原的影响

2.1材料和方法

2.1.1接种液的制备

2.1.2试验方案及测定方法

2.2结果与分析

2.2.1不同葡萄糖添加浓度对异化Fe(Ⅲ)还原的影响

2.2.2不同NH4Cl添加浓度对异化Fe(Ⅲ)还原的影响

2.2.3不同磷酸盐添加浓度对异化Fe(Ⅲ)还原的影响

2.2.4不同KCl的添加浓度对异化Fe(Ⅲ)还原的影响

2.2.5不同NaCl添加浓度对异化Fe(Ⅲ)还原的影响

2.3讨论

2.4小结

第二部分试验部分第三章利用葡萄糖和有机酸的异化Fe(Ⅲ)还原

3.1材料与方法

3.1.1接种液的制备

3.1.2试验方案及方法

3.1.3动力学模型

3.2结果与分析

3.2.1江西水稻土中微生物在利用葡萄糖和有机酸时的Fe(Ⅲ)还原状况

3.2.2四川水稻土中微生物在利用葡萄糖和有机酸时的Fe(Ⅲ)还原状况

3.2.3吉林水稻土中微生物在利用葡萄糖和有机酸时的Fe(Ⅲ)还原状况

3.2.4三种水稻土中微生物利用葡萄糖和有机酸时的Fe(Ⅲ)还原特征比较

3.4讨论

第二部分试验部分第四章混合培养中利用有机酸的异化Fe(Ⅲ)还原反应动力学

4.1材料与方法

4.1.1接种液的制备

4.1.2试验方案及方法

4.1.3动力学模型

4.2结果与分析

4.2.1各种处理的拟合

4.2.2利用不同有机酸时异化Fe(Ⅲ)还原的活化能计算

4.3讨论

4.4小结

第二部分试验部分第五章结论

参考文献

致谢

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