异化铁还原菌介导的硝酸盐还原亚铁氧化过程

中性厌氧的富铁环境中,微生物驱动硝酸盐还原亚铁氧化(NRFO)过程和异化铁还原过程,然而异化铁还原菌能否介导NRFO仍未知。选取异化铁还原菌(Klebsiella pneumoniae L17、Shewanella oneidensis MR-1、Shewanella putrefaciens strain CN32)、亚铁和硝酸盐,构建厌氧NRFO体系。结果表明:亚铁氧化、硝酸盐还原同步发生,主要是因为硝酸盐还原产物亚硝酸盐可以直接氧化亚铁;亚铁抑制了硝酸盐还原,且该抑制作用随亚铁浓度升高而增强;亚铁对亚硝酸盐的竞争性还原导致了铵根大量减少;亚铁氧化生成的次生矿物沉淀在细胞表面,阻碍硝酸盐进入细胞进行还原。在低浓度亚铁条件下,亚铁的毒害和氧化成矿作用抑制L17还原硝酸盐;亚铁氧化成矿作用是抑制CN32还原硝酸盐的主要原因;而亚铁的毒害是抑制MR-1还原硝酸盐的主要原因。在高浓度亚铁条件下,亚铁氧化导致细胞结壳是抑制微生物硝酸盐还原的主要原因。

微生物介导的硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿研究进展

铁氧化微生物驱动的亚铁氧化过程是铁循环的重要组成部分。在中性厌氧环境中,硝酸盐还原亚铁氧化微生物可通过还原硝酸盐耦合氧化亚铁的过程影响污染物的降解及重金属的迁移转化等,对环境保护具有重要意义。文章主要综述了近年来有关硝酸盐还原亚铁氧化微生物驱动的不同形态亚铁氧化的成矿过程,成矿机制及其对微生物和环境的影响等。在亚铁氧化成矿的过程中,有机配体态和固态亚铁的氧化成矿主要发生在细胞表面,而小分子的无机溶解态亚铁还可继续进入细胞周质甚至细胞内膜氧化成矿。不同的培养条件(如缓冲液)和微生物种类也会影响成矿过程的反应速率从而影响矿物的结晶度。根据成矿的氧化剂不同,将成矿机制分为硝酸盐还原产物亚硝酸盐与亚铁反应的化学成矿机制与微生物利用铁氧化酶直接氧化亚铁的生物成矿机制。此外,硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿过程中所产生的细胞表面结壳现象,影响了不同微生物的新陈代谢过程,甚至会导致细胞死亡。而对于环境中的污染物,成矿过程可吸附和共沉淀多种重金属,从而降低重金属的污染,为治理环境污染提供了新思路。文章还分别对如何进行成矿过程的微观机制及其贡献的评估研究,以及如何更有效地利用成矿过程于环境污染治理中等问题进行了讨论和展望。

菌株Citrobacter sp.ZY630铁(Ⅱ)氧化硝酸盐还原生物学和化学途径

实验室分离纯化出一株具有反硝化功能的兼性厌氧菌,16S rDNA序列分析其为柠檬酸杆菌属,命名为Citrobacter sp.ZY630.对菌株利用Fe(Ⅱ)还原NO^(-)_(3)过程进行探究,结果表明,在无外加有机物的情况下,菌株ZY630可以以Fe^(2+)为电子供体还原NO^(-)_(3),经过120 h反应,Fe^(2+)+菌组约1.1 mmol/L的NO^(-)_(3)完全降解,产物包含NO^(-)_(2)、N_(2)和N_(2)O.通过对照分析,发现体系中NO^(-)_(3)-NO^(-)_(2)的转化是由生物作用主导.同时发现6 mmol/L Fe^(2+)+菌组较3 mmol/L Fe^(2+)+菌组反硝化程度进行更彻底,表明Fe^(2+)有助于促进该体系反硝化过程.进一步探究菌株ZY630利用Fe^(2+)降解NO^(-)_(2)过程,发现120 h后,加菌加Fe^(2+)体系的Fe^(2+)氧化总量与NO^(-)_(2)还原总量的摩尔比约为2.22,较只加Fe^(2+)体系的摩尔比略高,表明NO^(-)_(2)和Fe^(2+)之间化学反应占优.所以,菌株ZY630厌氧亚铁氧化硝酸盐还原是一个生物化学耦合过程.