本文選題：磁鐵礦　切入點：種間直接電子傳遞　出處：《中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：厭氧環(huán)境中有機質(zhì)的降解過程往往由于能量的限制需要通過多種微生物的相互協(xié)作完成,這種現(xiàn)象就是微生物 互營‖。傳統(tǒng)的互營理論是種間氫轉(zhuǎn)移或種間甲酸轉(zhuǎn)移,其中氫氣或甲酸是互營氧化過程中的關鍵電子載體。最近研究提出了一種更有效的微生物互營新機制— 種間直接電子傳遞‖,它是指互營微生物可以通過直接接觸或電子穿梭體或?qū)щ娢镔|(zhì)的作用,進行直接的電子傳遞。越來越多的研究表明(半)導電性鐵氧化物介導的種間直接電子傳遞過程在元素的生物地球化學循環(huán)、生物能源的產(chǎn)生及生物修復方面都具有重要意義。本論文針對導電鐵礦在生物能源產(chǎn)生和污染土壤微生物修復方面的應用潛力,設計了兩個實驗。第一是以畜禽廢水污泥為實驗對象在實驗室進行厭氧培養(yǎng)實驗,通過分析產(chǎn)甲烷速率、乙酸降解速率、產(chǎn)甲烷途徑及微生物群落結(jié)構(gòu)組成,探究磁鐵礦對不同氨氮條件下產(chǎn)甲烷途徑及產(chǎn)甲烷菌的影響機制。第二部分研究是以底泥沉積物為實驗對象,通過分析苯甲酸降解速率、中間產(chǎn)物、硫酸還原速率及微生物群落結(jié)構(gòu)組成,探討了磁鐵礦對硫酸鹽還原條件下苯甲酸互營降解過程的促進效應以及微生物機制。論文主要結(jié)論如下:1.以乙酸為有機底物的產(chǎn)甲烷過程:低濃度氨氮條件下(0.5g/L NH4+-N)乙酸轉(zhuǎn)化為甲烷的主要途徑為乙酸裂解,而在高濃度氨氮條件下(5g/L NH4+-N)主要的產(chǎn)甲烷途徑是乙酸互營氧化。外源添加導電性磁鐵礦對低濃度氨氮條件下的產(chǎn)甲烷過程無顯著影響,而添加磁鐵礦能將高濃度氨氮條件下的產(chǎn)甲烷速率提高35%。這種促進效應可能是因為磁鐵礦作為電子導體激發(fā)了乙酸互營氧化菌和產(chǎn)甲烷菌之間的直接電子傳遞,從而加速了產(chǎn)甲烷過程。分子生物學分析(16S r RNA高通量測序)結(jié)果表明,低氨氮產(chǎn)甲烷過程中的主要產(chǎn)甲烷菌是乙酸營養(yǎng)型的Methanosaetaceae和Methanosarcinacea,高氨氮產(chǎn)甲烷過程中的主要產(chǎn)甲烷菌是氫營養(yǎng)型的Methanobacteriaceae和Methanosarcinacea。添加磁鐵礦后Geobacter和Methanobacteriaceae得到明顯富集,這表明Geobacter和Methanobacteriaceae/Methanosarcinaceae可能是參與磁鐵礦介導的 直接電子傳遞‖的重要微生物。2.硫酸鹽還原條件下的苯甲酸降解過程:導電性鐵氧化物(磁鐵礦和赤鐵礦)的添加,加快了硫酸鹽還原條件下苯甲酸降解速率,而且這種加速效果隨著磁鐵礦濃度的增加而加強。這種促進效應可能是因為導電礦物能作為苯甲酸互營氧化菌與硫酸鹽還原菌之間的電子導體,激發(fā)微生物間直接電子傳遞過程。分子生物學分析(16S r RNA高通量測序)結(jié)果表明,Bacteroidales、Syntrophaceae、Geobacteraceae及硫酸鹽還原菌Desulfobulbaceae可能參與了苯甲酸互營氧化和硫酸鹽還原過程。總之,導電性鐵氧化物能加速有機質(zhì)厭氧互營氧化過程,主要是因為這些物質(zhì)能作為電子導體激發(fā)微生物之間的種間直接電子傳遞過程。我們的研究不僅拓展了 種間直接電子傳遞‖在有機質(zhì)厭氧消化方面的實際應用,也為理解芳香族有機污染物的自然衰減過程提供新的研究視角。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X172;X131

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本文編號：1601556