地下水水化学组成对Fe(Ⅱ)氧化过程中锰氧化菌失活的影响

溶解态Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)常共存于还原性地下水中,受O2扰动Fe(Ⅱ)会快速发生氧化。为了解地下水化学组成对Fe(Ⅱ)氧化过程中锰氧化菌Pseudomonas putida MnB1失活的影响,利用平板计数和邻菲咯啉显色法研究了pH值、天然有机质和阴阳离子对Fe(Ⅱ)氧化过程中MnB1菌株活菌数量和Fe(Ⅱ)浓度变化的影响。结果表明:pH值为7.0的实验体系中MnB1菌株的失活率大于pH值为6.6的实验体系;柠檬酸钠、草酸和腐殖酸均能抑制MnB1菌株的失活,其机制可能为抑制铁(氢)氧化物沉淀的生成,其中草酸和腐殖酸的抑制作用大于柠檬酸钠;PO^(3-)_(4)通过与Fe(Ⅲ)形成不可溶的非晶态铁(氢)氧化物,从而促进MnB1菌株的失活;Mg^(2+)、Ca^(^(2+))的加入可通过降低实验体系的pH值以及共存的Cl^(-)竞争·OH,进而抑制MnB1菌株的失活。该研究结果补充了对地下水中铁锰生物地球化学循环的认识。

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。

铁氧化菌去除水中砷的机理与效果的研究进展

水体砷污染已受国际社会高度重视,铁氧化物能通过共沉淀和吸附的方式除砷,已成为理想的除砷吸附剂之一。生物矿化被认为是形成次生矿物和同时去除重(类)金属元素的一种有效手段,以铁氧化菌氧化亚铁离子形成的铁氧化物来去除水体中的砷具有潜在的应用前景。本文对铁氧化菌的分类、铁氧化机理和产物、耐砷机理以及生物修复砷污染水体的研究进展进行了综述,为铁氧化菌应用于去除水中的砷提供参考。铁氧化菌除耐砷性能外,对其他多种重金属元素的耐受能力及相关耐性机理、多种铁氧化菌组成的复合菌群对水体砷污染修复以及高效基因工程重组铁氧化菌培育将成为未来该领域的重点研究方向。

重金属固定细菌调控土壤铁氧化物阻控小麦Cd吸收效应

铁氧化物因其比表面积大,对重金属具有很强的吸附固定能力,是修复重金属污染农田良好的钝化剂.采用盆栽试验,研究重金属固定细菌Bacillus megaterium N3、Serratia liquefaciens H12和菌株N3联合H12对郑麦3号(Triticum aestivum L.,ZM-3)吸收Cd的影响,同时测定不同处理对小麦根际土壤铁氧化物含量、铁氧化细菌相对丰度、黏土颗粒矿物组成、团聚体组成和pH的影响.结果表明,功能菌株N3和H12以及N3联合H12均能显著(P<0.05)提高小麦籽粒的干重(36.5%~75.3%),显著(P<0.05)降低小麦籽粒中Cd(30.2%~84.9%)的含量.此外,相比单独施用菌株N3或者H12,施用复合菌剂N3+H12具有更强的阻控郑麦3号吸收Cd的能力.复合菌剂N3+H12主要通过提高郑麦3号根际土壤:(1)pH值(由6.74升高到7.08);(2)Fe氧化物(67.9%)和针铁矿含量;(3)铁氧化细菌的相对丰度(披毛菌属和纤发菌属)和(4)小粒径(<0.25 mm)团聚体的含量来降低小麦根际土壤中有效态Cd的含量,进而阻控郑麦3号对Cd的吸收.本研究结果为利用重金属固定细菌修复重金属污染农田提供理论依据和技术支撑.