本文關(guān)鍵詞：硝酸鹽依賴亞鐵氧化的生物和非生物過程研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鐵是地殼中含量第四豐富的元素,是重要的氧化還原變價(jià)金屬,其循環(huán)是土壤生物地球化學(xué)過程的重要驅(qū)動(dòng)力。鐵循環(huán)過程能耦合污染物的降解、重金屬的遷移轉(zhuǎn)化以及生源要素循環(huán)等。硝酸鹽依賴亞鐵氧化微生物作用下的亞鐵氧化耦合NO3-還原過程是環(huán)境中Fe-N元素循環(huán)的重要紐帶。該微生物能在厭氧無光照的條件下以NO3-為電子受體氧化Fe(II)。Fe(II)氧化產(chǎn)生的Fe(III)亦可作為鐵還原微生物的電子受體繼續(xù)參與鐵還原過程;而NO3-還原有助于生物圈中固定的N返回大氣維持全球氮平衡。以往的研究認(rèn)為硝酸鹽依賴亞鐵氧化微生物作用下的Fe-N元素循環(huán)耦合過程是單一的生物作用過程,但熱力學(xué)分析顯示,Fe(II)與NO3-/NO2-可發(fā)生非生物作用氧化還原反應(yīng)。因此該過程可能同時(shí)存在生物和非生物作用,但具體過程尚不明確。本文以自養(yǎng)型硝酸鹽依賴亞鐵氧化微生物Pseudogulbenkiania sp.Strain 2002為目標(biāo)微生物,采用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、N同位素分餾、礦物表征等方法詳細(xì)解析了反應(yīng)過程中的生物和非生物作用。主要結(jié)論如下:(1)Pseudogulbenkiania sp.strain 2002參與的硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中,外源Fe(II)和體內(nèi)有機(jī)物均可作為電子供體還原NO3-和NO2-,這是單一的生物作用過程;反應(yīng)過程中還存非生物作用下的Fe(II)與NO2-的氧化還原反應(yīng),因此硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中,NO2-的還原過程存在生物和非生物共同作用。(2)生物作用下,Fe(II)為電子供體時(shí)氧化產(chǎn)物以纖鐵礦為主(70%),主要包裹于細(xì)胞表面,而影響微生物的新陳代謝活性,導(dǎo)致NO3-和NO2-還原速率低于體內(nèi)有機(jī)物為電子供體時(shí);而Fe(II)與NO2-非生物作用反應(yīng)產(chǎn)物為針鐵礦,主要沉積于細(xì)胞周圍。本實(shí)驗(yàn)詳細(xì)的解析了Strain 2002參與的硝酸鹽依賴亞鐵氧化的生物和非生物作用過程,兩種作用方式在反應(yīng)過程中同時(shí)進(jìn)行難以分割,區(qū)分并評(píng)價(jià)其相對(duì)貢獻(xiàn)將會(huì)是下一步研究的重點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：Pseudogulbenkiania sp.Strain 2002 Fe-N元素循環(huán)耦合 反應(yīng)動(dòng)力學(xué) N穩(wěn)定同位素
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X17;X132
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 引言13-43
• 第一節(jié) 鐵循環(huán)及其環(huán)境意義14-21
• 一、自然環(huán)境中的鐵循環(huán)14-15
• 二、微生物介導(dǎo)下的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循環(huán)15-18
• 三、鐵循環(huán)的環(huán)境意義18-21
• 第二節(jié) 微生物與氮循環(huán)21-27
• 一、固氮作用22-24
• 二、硝化與反硝化作用24-25
• 三、厭氧氨氧化作用25-26
• 四、異化硝酸鹽還原成銨作用26-27
• 第三節(jié) 嗜中性亞鐵氧化微生物27-35
• 一、微氧型亞鐵氧化微生物27-30
• 二、光合型亞鐵氧化微生物30-32
• 三、硝酸鹽依賴亞鐵氧化微生物32-35
• 第四節(jié) 硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中Fe-N耦合作用35-41
• 一、硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中的生物和非生物作用36-37
• 二、硝酸鹽依賴亞鐵氧化微生物的生物成礦機(jī)制37-40
• 三、Pseudogulbenkiania sp. Strain 2002研究現(xiàn)狀40-41
• 第五節(jié) 本論文的研究意義、目的和內(nèi)容41-43
• 一、研究目的和意義41-42
• 二、研究?jī)?nèi)容42-43
• 第二章 材料與方法43-51
• 第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)器材與化學(xué)試劑43-45
• 一、實(shí)驗(yàn)器材43-44
• 二、常用化學(xué)試劑44-45
• 第二節(jié) 硝酸鹽依賴亞鐵氧化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)45-48
• 一、菌株來源和好氧培養(yǎng)45-46
• 二、菌懸液的制備46
• 三、菌體厭氧培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)46-48
• 第三節(jié) 分析測(cè)試方法48-51
• 一、動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試48-49
• 二、礦物表征49
• 三、N-同位素分餾49
• 四、外膜細(xì)胞色素c的測(cè)試與定量49-51
• 第三章 結(jié)果與分析51-81
• 第一節(jié) 模式菌培養(yǎng)條件的優(yōu)化及性能的鑒定51-55
• 一、Pseudogulbenkiania sp. Strain 2002的培養(yǎng)51-52
• 二、不同初始菌濃度的Fe(Ⅱ)氧化和NO_3~-還原動(dòng)力學(xué)52-53
• 三、中性和酸性條件下Fe~(2+)和 NO_3~-/NO_2~-的化學(xué)反應(yīng)53-55
• 第二節(jié) 硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中的生物和非生物作用55-62
• 一、生物和非生物作用下Fe(Ⅱ)氧化和NO_3~-還原動(dòng)力學(xué)55-59
• 二、生物和非生物作用下N同位素分餾59-62
• 第三節(jié) 硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中生物和非生物成礦62-72
• 一、生物和非生物成礦SEM和EDS表征62-67
• 二、生物和非生物成礦TEM表征67
• 三、生物和非生物成礦FTIR表征67-70
• 四、生物和非生物成礦XRD表征70-72
• 第四節(jié) 硝酸鹽依賴亞鐵氧化電子傳遞機(jī)制的研究72-74
• 一、Strain.2002 的外膜細(xì)胞色素 c72
• 二、不同微生物的外膜細(xì)胞色素c與Fe(Ⅱ)氧化動(dòng)力學(xué)72-73
• 三、微生物外膜細(xì)胞色素c含量與Fe(Ⅱ)氧化速率的關(guān)系73-74
• 第五節(jié) 結(jié)果與討論74-81
• 一、非生物作用下Fe(Ⅱ)氧化耦合NO_3~-和NO_2~-還原74-76
• 二、生物作用下Fe(Ⅱ)氧化耦合NO_3~-和NO_2~-還原76-77
• 三、硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程中的生物和非生物作用Fe-N耦合過程77-78
• 四、硝酸鹽依賴亞鐵氧化過程和機(jī)理的研究78-81
• 第四章 主要結(jié)論、創(chuàng)新之處及研究展望81-83
• 第一節(jié) 主要結(jié)論81
• 第二節(jié) 創(chuàng)新之處81
• 第三節(jié) 存在問題與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-93
• 附錄A93-95
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果95-96

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1 陳丹丹;硝酸鹽依賴亞鐵氧化的生物和非生物過程研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(廣州地球化學(xué)研究所);2016年

2 董浩然;亞鐵同步去除水中Cr(VI)/As(V)復(fù)合污染的效能及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：硝酸鹽依賴亞鐵氧化的生物和非生物過程研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312196