盐度对硝酸盐还原型铁氧化菌亚铁氧化与硝酸盐还原的影响研究

作为重要的嗜中性铁氧化菌,硝酸盐还原型铁氧化菌一直以来都被认为是在环境污染修复中具有广阔应用前景的一类微生物,其广泛分布于淡水沉积物、地下水、稻田土壤、海岸沉积物等各种盐度的水土环境中。已有研究指示,盐度可能会对此类铁氧化菌的生长代谢和亚铁氧化过程产生抑制作用,但是具体作用机制尚不清楚。为深入探究盐度对硝酸盐还原型铁氧化菌生长代谢的影响,选取Acidovorax sp.BoFeN1为模式菌株,设置微宇宙培养实验,并利用NaCl调节反应体系盐度(NaCl质量浓度分别为0、15、35、55 g·L^(-1))。通过监测反应过程中亚铁离子和硝酸盐的浓度变化,并对产物进行矿物学表征,探究硝酸盐还原型铁氧化菌在不同盐度条件下亚铁氧化和硝酸盐还原过程;进一步设置真实海水(盐度为34 g·L^(-1))的模拟实验对实验结果进行验证。亚铁氧化和硝酸盐还原动力学结果表明,尽管低浓度氯化钠影响不大,但当NaCl质量浓度为35 g·L^(-1)和55 g·L^(-1)时,Acidovorax sp.BoFeN1的亚铁氧化和硝酸盐还原过程会被促进。利用SEM、XRD和FTIR对反应终点产物进行物相分析,结果显示盐度会促进微生物亚铁氧化成矿类型由纤铁矿向针铁矿转变。最后,真实海水验证实验表明,在海水提供的盐度条件下Acidovorax sp.BoFeN1的亚铁氧化和硝酸盐还原能力分别提升了1.2倍和1.3倍;此时,微生物亚铁氧化的成矿类型为纤铁矿和针铁矿。这一结果与微宇宙培养实验所得结论一致。从环境意义上看,该研究证明了硝酸盐还原型铁氧化菌能够适应海水入侵等高盐水土污染环境,更新了盐度抑制细菌代谢的传统认识,这将有助于推动此类细菌在高盐环境污染修复中的应用。

外加Fe2+协同硝酸盐型铁氧化菌对低碳氮比废水反硝化影响研究

针对废水处理过程中反硝化阶段碳源不足需要外加有机物的情况,通过驯化培养以Fe^2+为电子供体的硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAIOM),接种至普通反硝化污泥中(ASBR反应器),研究了NAIOM污泥及外加Fe^2+对反硝化脱氮效果的提升。结果表明:反应器在接种NAIOM污泥和投加Fe^2+后,碳氮比较高时NO3^--N去除率变化不大,随着碳氮比的不断降低NO3^--N去除率提升逐渐明显,在碳氮比为3.42、2.28、1.71时分别为90.20%、85.12%、78.86%,较普通反硝化污泥不投加Fe^2+时的NO3^--N去除率分别提升了17.80%、24.59%、28.70%,接种NAIOM污泥协同外加Fe^2+对提高低碳氮比废水的NO3^--N去除率效果显著。

硝酸盐依赖型铁氧化菌Aquabacterium olei HJ-4的分离鉴定及其功能特性

由微生物介导的铁氧化是自然界铁循环过程中至关重要的一部分。采用凝胶梯度管富集培养方法从湖北省潜江市汉江河岸带沉积物中分离筛选出一株能够利用硝酸盐作为电子受体氧化亚铁的新菌株,通过对其进行厌氧硝酸盐还原铁氧化动力学分析和菌种鉴定,并通过基因组测序数据对其蛋白编码基因进行功能注释,从多方面研究了该菌株的功能特性。结果表明:在厌氧、30℃、pH=7的环境中,该菌株在12 d内还原了96.7%的硝酸盐(3.6 mmol/L),Fe(Ⅱ)存在时可利用硝酸盐作为电子受体氧化亚铁,3.6 mmol/L亚铁的氧化率为11.3%;根据菌株的形态,结合系统发育分析,鉴定该菌株为水小杆菌,命名为Aquabacterium olei HJ-4;该菌株基因组中含有与铁代谢、氮代谢、砷酸盐还原和硝基还原相关的功能基因,表明其具有还原污染物的多种功能潜力。该菌株为微生物铁氧化耦合污染物的去除提供了可能的菌种资源。

垃圾场污染场地氧化还原带及其功能微生物的研究

通过室内模拟柱实验发现受渗滤液污染的场地存在着4个顺序氧化还原带,依次为硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带,范围分别为0-27 cm、27-62 cm、47-74 cm、74-91 cm.各带中生物群落结构发生了明显的变化,相应地以硫酸盐还原菌（SRB）、铁还原菌（IRB）和反硝化细菌（NRB）为优势菌群,同时也存在其他作用的细菌.氧化还原带和功能微生物的分布说明各氧化还原带间并不存在严格的界限,有一定的重叠现象.功能优势菌群的变化是氧化还原带更替的根本原因.

硝酸盐型厌氧铁氧化菌的种类、分布和特性

硝酸盐型厌氧铁氧化(NAFO)是指微生物在厌氧条件下利用硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体,将低价铁(二价铁或零价铁)氧化为高价铁(三价铁)的过程。具有NAFO代谢能力的微生物称为硝酸盐型厌氧铁氧化菌(NAFOM)。NAFO是微生物领域的重大发现,也是环境领域开发新型脱氮技术和地学领域研究铁、氮循环的理论依据。整理文献报道的NAFOM资料,分析NAFOM系统发育性状,探讨典型NAFOM的生态分布及其营养、代谢特性,以期为NAFOM菌种资源的开发、地球铁素和氮素循环的研究、NAFO过程的优化提供借鉴。

微生物驱动硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿过程的锌胁迫

【目的】探究中性厌氧条件下,金属锌影响下硝酸盐依赖型铁氧化菌Pseudomonas stutzeri LS-2驱动的硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿过程机制,对深入理解中性厌氧环境中微生物亚铁氧化驱动的反硝化作用及重金属固定机制具有重要意义。【方法】以不同Zn(Ⅱ)浓度构建LS-2驱动的亚铁氧化成矿体系,分析不同体系中亚铁氧化速率、硝酸盐还原速率以及形成矿物的结构变化规律。【结果】LS-2驱动的硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿过程中,共存Zn(Ⅱ)降低该过程中硝酸盐的还原速率和亚铁氧化速率。同时,随着Zn(Ⅱ)浓度提高,抑制作用增强。微生物亚铁氧化形成的矿物通过吸附、共沉淀和离子置换等过程固定Zn(Ⅱ),降低Zn(Ⅱ)活性。Zn(Ⅱ)浓度对形成的矿物结构有较大的影响:低浓度Zn(Ⅱ)体系中,形成的矿物为纤铁矿;随着Zn(Ⅱ)浓度的提高,矿物结构与结晶度都有一定程度的变化,当Zn(Ⅱ)达到4 mmol/L时,形成的矿物主要为铁锌尖晶石。【结论】明确了重金属锌对LS-2菌株反硝化及亚铁氧化过程的抑制规律,同时阐明了Zn(Ⅱ)浓度对形成矿物结构的影响。研究结果有助于深入认识中性厌氧环境中重金属与微生物驱动的铁循环和反硝化过程的耦合作用,为土壤重金属污染防治提供理论支撑。

微生物铁氧化作用对砷迁移转化的影响

采用厌氧培养的方法,从砷污染的水稻土中富集依赖硝酸盐的铁氧化菌群,通过监测培养体系中Fe和As的形态变化模拟水稻厌氧条件下微生物铁氧化过程对As迁移转化的影响.结果表明,约96%外源添加的Fe(Ⅱ)可在10d内氧化成Fe(Ⅲ),As(Ⅲ)对Fe(Ⅱ)的初期氧化速率具有一定的抑制作用;在微生物铁氧化过程中,As(Ⅲ)被氧化成As(V),并吸附在生成的铁氧化物表面或与其共沉淀.微生物的铁氧化过程可能降低了As的移动性,从而抑制水稻对砷的吸收,降低了砷污染对人体健康的风险.

专利文摘

利用厌氧铁氧化、反硝化菌净化废水中砷和硝酸盐的方法 该发明涉及一种利用厌氧铁氧化、反硝化菌净化废水中砷和硝酸盐的方法。该方法通过从厌氧活性污泥中分离到目标菌株，在纯培养条件下富集10～15d后，厌氧条件下将菌液与含砷和硝酸盐的废水混合，调节混合液pH为4．0～10．0，