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

【摘要】：厭氧環(huán)境中有機(jī)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(guān)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(jī)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(jìn)行直接的電子傳遞。越來越多的研究表明(半)導(dǎo)電性鐵氧化物介導(dǎo)的種間直接電子傳遞過程在元素的生物地球化學(xué)循環(huán)、生物能源的產(chǎn)生及生物修復(fù)方面都具有重要意義。本論文針對(duì)導(dǎo)電鐵礦在生物能源產(chǎn)生和污染土壤微生物修復(fù)方面的應(yīng)用潛力,設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。第一是以畜禽廢水污泥為實(shí)驗(yàn)對(duì)象在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行厭氧培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),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(duì)不同氨氮條件下產(chǎn)甲烷途徑及產(chǎn)甲烷菌的影響機(jī)制。第二部分研究是以底泥沉積物為實(shí)驗(yàn)對(duì)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(duì)硫酸鹽還原條件下苯甲酸互營降解過程的促進(jìn)效應(yīng)以及微生物機(jī)制。論文主要結(jié)論如下:1.以乙酸為有機(jī)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(dǎo)電性磁鐵礦對(duì)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(jìn)效應(yīng)可能是因?yàn)榇盆F礦作為電子導(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)。這種促進(jìn)效應(yīng)可能是因?yàn)閷?dǎo)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(dǎo)體,激發(fā)微生物間直接電子傳遞過程。分子生物學(xué)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�？傊�,導(dǎo)電性鐵氧化物能加速有機(jī)質(zhì)厭氧互營氧化過程,主要是因?yàn)檫@些物質(zhì)能作為電子導(dǎo)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(jī)質(zhì)厭氧消化方面的實(shí)際應(yīng)用,也為理解芳香族有機(jī)污染物的自然衰減過程提供新的研究視角。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(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)】：X172;X131

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本文編號(hào)：1601556