盐度和压力对两株异化铁还原细菌还原三价铁矿物速率的影响研究摘要
20世纪以来,随着科学和技术的突破,人类也在不断地扩大对海洋的探索范围,逐渐从地表生物圈走向了深海生物圈。异化铁还原菌是深海生物圈中的重要组成部分,但是由于深海生物圈环境复杂多变,利用自然环境样品开展反应过程的定量研究较为困难,对于异化铁还原细菌的反应动力学及机理的研究也有诸多障碍。因此,选择实验室纯培养的异化铁还原细菌,控制模拟实验的条件参数,简化环境条件,定量研究不同条件下异化铁还原细菌对不同三价铁氢氧化物的还原情况,对于异化铁还原研究将具有重要的参考价值和科学意义。本文以盐度和压力为条件参数,选择了两株典型的异化铁还原菌(Desulfuromonas palmitatis菌、Shewanella oneidensis菌)为研究对象来进行异化铁还原细菌的实验室模拟。本文实验分为常压实验和高压实验两部分。常压下,设置不同的盐度条件(NaCl浓度分别为8g/L、15g/L、22g/L、38g/L),探索D.palmitatis菌对三价铁矿物还原速率的影响。对反应体系细菌数目以及Fe2+和总铁浓度的测定结果表明:在不同盐度条件下,细菌生长曲线均相似,溶液中Fe2+浓度在第7天时增加到4.5mM左右,总铁浓度下降4.6mM左右。高压下,设置不同的压力(0.1MPa、10MPa、30MPa)与不同晶型的三价铁矿物:水铁矿和针铁矿反应,来比较S.oneidensis菌在常压和高压下对三价铁矿物还原速率的不同点。本实验通过对反应体系pH、细菌数目以及Fe2+和总铁浓度的测定结果综合表明:在两种三价铁矿还原体系中,S.oneidensis菌生长的最佳压力是30MPa;而在相同压力条件下时,S.oneidensis菌还原水铁矿的速率比针铁矿快。通过分析实验结果,本文论证了:(1)在常压下,在不同的海洋盐度条件下,异化铁还原微生物还原铁的速率并没有受到影响,盐度不会对海洋异化铁还原微生物的生长产生影响;(2)在0-30MPa的压力范围内,S.oneidensis菌的生长能力随着压力的增加而增大,表明S.oneidensis菌是一株嗜压菌;(3)高压下异化铁还原细菌对三价铁氢氧化物的还原速率的规律与常压下相同;(4)此外本文通过实验了解了常压、高压微生物活性的差异,以及微生物与矿物作用情况的变化,将有助于更加全面的认识异化铁还原菌在铁的生物地球化学循环中起到的重要作用。
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