根际溶铁细菌与AM真菌协同提高石灰性土壤铁有效性的机制研究

石灰性土壤普遍存在铁有效性低导致的植物缺铁黄化现象,严重影响农业可持续发展。筛选高效溶铁细菌并探讨其与菌根真菌(AMF)协同提高土壤有效铁含量、改善植物铁营养机制具有重要意义。以石灰性土壤和番茄(Lycopersicon esculentum)为试材进行盆栽试验,分别接种Advenella kashmirensis(B1)、Arthrobacter cupressi(B2)、Klebsiellavariicola(B3)、Variovorax guangxiensis(B4)和Enterobacter ludwigii(B5)5株细菌,以不接菌处理为对照(CK),筛选出高效溶铁菌株B1、B2和B3。将其与纯培养得到的AM真菌孢子(Rhizoshagu irregularis,Ri)组合,设置单独接种AM真菌(Ri)、单菌与Ri(B1+Ri、B2+Ri和B3+Ri)、菌群与Ri(B1+B2+B3+Ri)共接种处理,进一步探究单菌及菌群与AMF协同促进石灰性土壤难溶性铁的活化和促进植物铁吸收的机制。结果表明:(1)与对照相比,接种B1、B2和B3能够显著促进番茄生长,根系和地上部全铁积累量分别提高6.48倍和2.61倍(B1)、4.11倍和2.03倍(B2)、4.37倍和2.25倍(B3);新叶活性铁含量分别提高74.21%、1.33倍和1.75倍。(2)与单接AMF相比,不同共接种组合显著增加番茄生物量,各部位平均全铁积累量显著提高58.32%~119.43%,其中B3+Ri处理、B1+B2+B3+Ri处理下番茄根系活性铁含量分别提高41.47%和44.30%、新叶活性铁含量分别提高12.61%和12.77%。不同共接种组合处理显著提高AM真菌的菌根侵染率,较单接AM真菌处理提高13.35%~30.99%;根系铁还原酶活性增加9.86%~22.07%,根系LeFIT1、LeFRO2和LeMYB72基因表达显著上调。与单接AM真菌相比,B3+Ri和B1+B2+B3+Ri处理下根际土壤pH分别降低0.21和0.09,土壤有效铁含量分别提高15.78%和55.23%。综上,AM真菌与3株高效溶铁细菌的协同作用可显著提高石灰性土壤铁有效性并改善植物铁营养,不同类型溶铁细菌与AMF的协同作用机制不同,为解决石灰性土壤铁有效性低的问题提供了微生物途径。

杀菌剂对铁细菌和硫酸盐还原菌的灭活试验研究

微生物腐蚀是火电厂二次水管道的主要腐蚀方式之一。本文探究了氧化性杀菌剂次氯酸钠(投加浓度为0.10 mg/L、0.05 mg/L、0.02 mg/L,反应时间为1 min、5 min、10 min、40 min、80 min)和非氧化性杀菌剂异噻唑啉酮(投加浓度为50 mg/L,反应时间为2 d,4 d,5 d,6 d,7 d)对给水管道中铁细菌、硫酸盐还原菌的杀灭效果,试验结果表明:次氯酸钠杀菌效果优于异噻唑啉酮,浓度大于0.05 mg/L的次氯酸钠可基本杀灭铁细菌、硫酸盐还原菌,50 mg/L的异噻唑啉酮在2 d内对这2种细菌可以达到100%去除率。

板式换热器铁细菌生物污垢特性的实验分析

为探讨铁细菌在板式换热器里的污垢规律,对不同流速、温度及浓度下铁细菌在板式换热器内的污垢特性进行了实验研究。结果表明:随着流速的增加,铁细菌的污垢热阻渐近值逐渐减小;随着温度的升高,铁细菌的结垢诱导期明显缩短,结垢速率加快,污垢热阻的渐近值呈减小的趋势;而随着浓度的增加,污垢热阻值呈现明显的增长。

Q235钢在假单胞菌和铁细菌混合作用下的腐蚀行为

采用腐蚀失重法、电化学阻抗谱(EIS)和表面分析技术研究了Q235钢在假单胞菌和铁细菌共同作用下的腐蚀行为.结果表明:与单种菌相比,两种菌混合作用下Q235钢腐蚀受到了抑制.混菌体系中金属电极自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度减小,交流阻抗值随时间增大.扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明混合菌体系中Q235钢表面形成了均匀致密的腐蚀产物膜.

胜利油田外排水中铁细菌主要类群的检测及群落结构分析

根据油田外排水中常见铁细菌的16SrRNA特异性保守序列，设计和合成了4种荧光探针，利用荧光原位杂交方法，分别利用它们对胜利油田孤岛采油厂、胜利采油厂1号和2号综合处理站外排水中存在的铁细菌的种类和数量进行检测，分析了各外排水中铁细菌的群落结构．结果表明，利用基因探针能快速对胜利油田外排水中的铁细菌进行检测：在孤岛采油厂、胜利采油厂1号和2号综合处理站的外排水中，利用4种探针的组合探针检测到的铁细菌细胞数量分别占样品中微生物总细胞数量的11．0％、12．8％和9．0％，其中Leptothrix和Sphaerotilus，以及Leptospirillum ferriphilum为胜利油田外排水中的3种优势铁细菌，分别占水样中总微生物细胞数的2．94％±0．52％～3．39％±0．52％和2．24％±0．16％-2．63％±0．49％；而Leptospirillum ferrooxidans和Acidithiobacillus spp．的种群则较小．3个污水处理站中铁细菌群落结构差异较大，而多样性相差不大．利用4种探针的各种组合对外排水中铁细菌的检测表明，单探针能够很好地分析外排水中铁细菌的群落结构，而组合探针能快速、较准确地检测外排水中铁细菌的数量，比传统的绝迹稀释法具有快速、准确、直观等优点．

铁细菌对J55钢腐蚀行为的影响

陕北某油田的钻井废液中富集铁细菌,用Stoke培养基和CGY培养基对其进行筛选、分离与纯化,得到1株铁细菌纯菌株。采用腐蚀失重法、电化学测试法和扫描电镜(SEM)研究铁细菌对J55钢的腐蚀行为。结果表明:筛选的铁细菌具有典型的普鲁士蓝阳性反应。失重分析表明铁细菌对J55钢腐蚀速率的影响先减小后增大,极化曲线和电化学阻抗谱结果表明,试样的自腐蚀电流密度先减小后增大,交流阻抗先增大后减小。扫描电镜结果显示,电极表面形成了致密的腐蚀产物膜。

某市给水管网铁细菌生长特征调查

给水管网中存在的微生物腐蚀现象会造成管网水水质恶化等一系列问题，因此有必要对给水管网中铁细菌的生长特征进行调查研究。选取某市给水管网，分别采用MPN法和平板计数法对管网水及水厂处理单元出水中铁细菌的数量进行测定。试验结果表明：管网水中的铁细菌含量为0～10^7 CFU／mL，变化范围较大，各处理单元出水中均有铁细菌存在；铁细菌数量与管线长度和温度没有相关性，和余氯值呈明显的负相关；铁细菌数量和管网水中总铁以及溶解性铁含量无明显相关性，但和颗粒性铁含量有一定的相关性。

铁细菌胞外多聚物对铁矿物的调控形成及其环境意义

环境介质溶液中铁的水解作用和稳定化作用主要受铁细菌及其代谢有机物质的影响。铁细菌普遍存在于自然环境中,可利用低价铁源为自身生长所需能量。铁细菌胞外有机物的主要组分如多糖和蛋白质等可与铁结合,并通过氧化或沉淀作用使铁稳定、沉积而形成铁矿物;此外铁细菌胞外多聚物可催化铁的氧化或促进铁的聚集。这些生物成因铁矿物因具有良好的表面吸附与氧化还原等化学活性,及有效固定环境中的重金属、放射性核素和催化降解有机污染物的良好环境属性,在环境生物矿物材料和环境治理研究领域被日益重视。故本文基于铁细菌及其胞外多聚物对铁矿物矿化形成的重要调控作用,介绍了环境中存在的铁细菌及其生物矿化特征,重点阐述了铁细菌胞外多聚物(组分、结构及特性)及其在铁矿物矿化过程中的作用,同时对铁细菌胞外多聚物及生物成因铁矿物的环境意义进行了概述。

再生水用于循环冷却水中铁细菌对碳钢腐蚀的影响

以再生水用于循环冷却水系统中铁细菌的生长特性和其对碳钢腐蚀的影响为研究目标,采用电化学手段研究铁细菌对碳钢腐蚀的影响,应用环境扫描电镜分析碳钢挂片腐蚀的表面形貌特征,并进行EDS能谱分析.结果表明:循环冷却水中铁细菌生长所需要的最佳碳源和氮源分别为柠檬酸铁铵和NaNO3;铁细菌生长过程中开路电位和极化电阻先正移再负移最后保持不变;由于生物膜分布不均匀,挂片表面会产生球状和层状两种元素组分存在明显差异的腐蚀结构;铁细菌的参与可明显影响碳钢挂片的元素成分含量,使金属的腐蚀加重.

土壤嗜铁细菌C19的筛选、分子鉴定及其对炭疽菌和镰刀菌的拮抗作用

利用LB液体培养基进行生物富集,采用CAS(Chrome Azurol S)检测平板法,从海南岛橡胶树等作物根际土壤中分离获得43个产嗜铁素细菌菌株。通过室内平板对峙培养法研究其中嗜铁能力较强的菌株C19对12个常见炭疽菌和镰刀菌的拮抗作用,结果表明,该菌株对Fusarium solani等9个菌株有不同程度的拮抗作用,显示该菌株具有较好的生防潜能。扩增菌株C19的16S rDNA序列,序列测定结果显示,该片段长度为1 525 bp,经Blastn搜索进行序列比对,该细菌为洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)。

铁细菌A生物修复铅铜污染土壤

为改善生物修复重金属污染土壤的方法,利用铁细菌A代谢作用形成的铁基络合物对Pb^(2+)、Cu^(2+)污染土进行生物修复。采用不同灌浆方式研究修复效果;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等方法对铁基络合物的组成和结构进行分析与表征,分析重金属的沉积机理。结果表明:1次生物灌浆后有效态Pb^(2+)、Cu^(2+)含量分别减少64.6%~70.4%和47.6%~49.2%,2次灌浆后分别减少75.1%~85.5%和73.3%~78.9%;微区分析显示,铁基络合物晶形较差,但含有具有优异絮凝效能、较大比表面积的施氏矿物及碱式磷酸铁等物质。铁基络合物通过吸附和共沉作用实现了对污染环境中重金属的固定。

吉林省西部湿地天然水中的铁细菌

从吉林省西部天然水中分离出Fb1和Fb2 两种铁细菌 .Fb1细胞为椭圆形 ,细胞成对排列 ,有单生、双生鞭毛和芽孢 ,细胞大小为 0 .7～ 1 .0 μm ;Fb2 为杆状 ,呈多个细胞相互连结 ,无鞭毛和芽孢 ,细胞大小为 ( 0 .4～ 0 .7) μm× ( 1 .5～ 2 .1 ) μm .两种菌均为革兰氏阴性 ,且都具有荚膜 ,菌浓度约为 1 0 6个 mL ,在牛肉膏蛋白胨培养基中生长 2 0h可达到稳定期 ,2 4h后进入衰退期 .实验结果表明 ,两种菌的基本生理生化性质相似 .

Ca^(2+)环境下水质参数变化对板式换热器铁细菌微生物污垢的影响

换热设备微生物污垢形成机制和影响因素复杂,污垢数据和规律的获取难度较大。本文采用搭建的板式换热器循环冷却水实验系统,获得了加入Ca2+后板式换热器冷却水铁细菌微生物污垢热阻数据,研究了加入Ca2+后不同运行工况下冷却水水质参数(OD、p H、电导率)的变化,进一步分析了水质参数变化对微生物污垢生长带来的影响。结果表明,加入Ca2+后微生物污垢热阻渐变化明显。随着低温循环冷水进口温度增加,含有Ca2+和铁细菌的循环冷却水OD逐渐降低,p H则逐渐升高,电导率减小,微生物污垢热阻逐渐降低;随着流体速度的增加,循环冷却水OD则升高,p H降低,电导率增大,但流速的增大同样加剧了冷却水对通道壁面的剥蚀作用,导致微生物污垢热阻随流速增逐渐下降。

铁细菌在污水除磷中的应用研究

针对我国水体富营养化严重、污水除P要求高的现状,分析Fe除P技术及其基本原理,并阐述了在铁氧化菌的存在的条件下,可以加快Fe2+,Fe3+之间的转化速度,从而达到很好的除P效果,研究发现铁细菌受pH值、温度、DO和金属离子的影响比较大。铁细菌参与下的铁盐除P技术有了一定的实际应用,在此基础上,学者们又研究出海绵铁除P技术和生物海绵铁除P技术,提高了污水中P浓度的去除率。生物海绵铁是以海绵铁为载体,通过接种活性污泥而形成的一种固定化生物体系,体现新的除P方法,不仅解决传统除P工艺上的不足,而且原料易得,节省运行成本。最后需要指出要对除P系统中铁细菌的种类、反应的最佳条件作为以后的研究方向。

铁细菌对地下水源热泵回灌堵塞的生物化学行为研究

目的探究在地下水源热泵回灌过程中铁细菌的存在对铁锰引起的生物化学行为的影响,进一步发现铁细菌与不同质量浓度的铁锰离子的反应情况,提供解决生化复合堵塞问题的方案.方法以有无铁细菌的含相同质量浓度铁锰回灌水试样进行试验对比,分析铁细菌存在对生化复合堵塞是否有加剧效果,另进一步设置不同质量浓度的铁锰回灌水进行对比试验,观察铁细菌对铁锰离子各自的氧化程度.结果铁细菌的存在明显加剧了纯化学堵塞,随着二价铁离子质量浓度增加,氧化现象更为剧烈,堵塞时间明显提前,而锰离子质量浓度并未过多影响整个生化复合堵塞.结论在地下水源热泵工程中,降低回灌水中铁离子的质量浓度,可以有效防治地下水中铁锰离子质量浓度较高的地区水源热泵回灌堵塞问题.

铁细菌在含油工业循环水中的生长及对碳钢腐蚀

模拟装置上研究了含油循环水中铁细菌生长的影响因素及其对碳钢的腐蚀作用。结果表明，水中铁细菌的菌落数随运行时间呈无规则变化，用实验时间内的累计菌落数来表征铁细菌的生长状况可行。累计菌落数随着油浓度增加，先增大后趋稳，碳钢腐蚀速率随油浓度增加而增加，但油质量浓度大于400mg/L时，腐蚀速率降低。25℃时含油水中铁细菌生长得最旺盛，碳钢腐蚀速率也较大，温度过低或过高温度不利于铁细菌生长。pH=6～9内，随着pH值增加累计茵落数和碳钢腐蚀速率均降低。累计菌落数随着缓蚀阻垢剂浓度的增加而减小，碳钢腐蚀率也随之减小。随着浓缩倍数的增加，累计菌落数和碳钢腐蚀速率均随之增加。

铁细菌在北极特定海区沉积物中的分布

用平板法对取自北极加拿大海盆和楚科奇海10个沉积物岩芯中184个样品进行铁细菌检出率和含量分析。结果表明，4℃培养时铁细菌的检出率为10．33％，含量范围均为未检出～8．40×10^6个／g（湿样，下同），平均含量为7．76×10^4个／g。25℃培养时铁细菌的检出率为40．22％，含量范围均为未检出～1．00×10^8个／g，平均含量为1．40×10^6个／g。研究区沉积物中铁细菌含量高于太平洋深海沉积物中铁细菌含量；与前人在淡水沉积物中所作的调查相比，研究区的铁细菌含量落在前人调查结果范围内．但比细菌簇中铁细菌含量要低，这表明研究区海底沉积物的微生境较适合铁细菌的繁衍。对铁细菌在不同水深、经纬度以及沉积物深度中的分布进行了讨论，结果表明铁细菌检出率随沉积物深度增加而增大，含量变化呈现出浅层少、下层多之势。铁细菌的纬度分布范围较大，并显出有扩大的趋势。铁细菌含量与检出率随水深加大也呈跳跃式变化，水较深时铁细菌有较高的检出率和数量，但离陆距离的增加又会在物质供应上对其生长产生制约。培养温度对铁细菌分布有一定影响，温度提高不仅提高了铁细菌检出率，也增加了铁细菌的含量。这也许与部分铁细菌的最适宜生长温度较高有关，温度升高有利于某些铁细菌的生长发育。

硫酸盐还原菌和铁细菌对回灌堵塞影响的试验研究

针对铁锰含量较高地区,分析不同渗流时期由硫酸盐还原菌(SRB)及铁细菌(FB)导致的回灌堵塞成因。采用室内砂柱模拟间歇性回灌堵塞过程,通过测定水通量、砂柱中胞外聚合物(EPS)的含量、细菌含量及产生的气体体积变化,分析微生物回灌堵塞的特征,并在试验结束后通过XRD衍射判断生成物质。试验结果表明,回灌过程中渗流初期介质渗透性能的降低是由菌体本身引起的,渗流中后期介质渗透性能的降低是由菌体本身、EPS和生化作用生成的四氧化三铁及硫化亚铁等不溶性固体共同作用导致。发现有产气菌(即SRB)参与的回灌过程易发生气阻且气阻作用一直存在,从而导致回灌难以进行,且该现象在微生长期格外突出。在生物堵塞中,由细菌导致的化学衍生物也是导致含水介质的渗透性能降低的主要因素。该研究为微生物堵塞的研究机理提供进一步依据。

Ni-P改性表面铁细菌污垢和腐蚀特性实验研究

利用化学镀在碳钢表面改性制备了Ni-P镀层,对镀层进行铁细菌微生物污垢实验,得到污垢附着量与腐蚀失重量,分析了镀层表面孔隙率的影响。结果表明,Ni-P镀层能够有效的抑制微生物污垢附着和腐蚀。镀层的微生物腐蚀失重量和微生物污垢附着量随孔隙率的增加而变大,降低镀层孔隙率能够有效的提高镀层耐蚀性,保护基体,从而减轻微生物腐蚀和抑制微生物污垢附着。

铁细菌在水处理方面的应用及影响其生长的因素

随着人们对铁细菌认识的突破,其应用也发生了巨大的变化。本文主要介绍了铁细菌在水处理方面的两个主要应用方向———酸性矿山废水的处理和城市用水的处理。同时综述了影响铁细菌生长的几个主要因素。