微生物还原水铁矿—蒙脱石—有机物复合体研究

发布时间：2021-10-16 03:01

　　土壤环境中有机碳与铁氧化物矿物,特别是无定型的水铁矿的联系十分紧密。微生物的还原作用会导致铁氧化物矿物矿相的改变并影响矿物有机物复合体的稳定性。然而,土壤中广泛存在的粘土矿物在这一过程中的影响仍知之甚少。在本实验中,一种土壤中常见的粘土矿物——钠蒙脱石（Swy-2）将作为一种模式矿物,参与到矿物有机物复合体的合成,以期获得不同钠蒙脱石含量的水铁矿-钠蒙脱石-有机物共沉淀体（Fh-x（Swy-2）-OM）,利用土壤中常见的铁还原模式菌株地杆菌对其进行还原实验。通过多种技术手段对复合体表面结合有机质在生物还原过程中的变化进行测试。结果表明,钠蒙脱石在生物还原过程中起到了重要的作用,其外,地杆菌可以直接利用矿物有机物复合体上结合的有机质作为电子供体。由于钠蒙脱石的加入,菌体与矿物有机物表面的排斥力变大,且覆盖了可供生物体所利用的电子供体及电子受体,因而减缓的菌体的初始还原速率;但也减弱了还原过程产生的二价铁的钝化作用,抑制了次生矿物的产生,因此在还原过程的后期还原速率反而更高,总体反应程度也高于未加入钠蒙脱石的实验组。还原过程导致原本结合在矿物表面的有机碳还原性脱附,相较而言,含羧基、具有芳... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

矿物有机物复合体XR口图

通过红外光谱技术对于土壤提取的水溶性有机碳及复合体矿物进行分析（图3-2），发现水溶性有机碳的主要组分含羧基类物质（1635cm-1），这与 XPS 结果相吻合。水铁矿复合体矿物中羧基基团的非对称伸缩震动峰由 1635 cm-1偏移至 1625cm-1，说明在共沉淀过程中，矿物与土壤可溶性有机碳发生配位体交换。这一变化在含钠蒙脱石的矿物有机物复合体中并不明显，羧基基团的伸缩振动峰表 3-2 矿物有机物复合体表面基团占比样品名称 C-C(%) C-O/C-N(%) C=O(%) COOH(%) C/FeFh-OM 69.30 18.85 1.51 10.34 5.77Fh-(0.5Swy-2)-OM 68.45 19.25 3.93 8.37 5.40Fh-(2Swy-2)-OM 70.59 17.65 0.00 11.76 30.37图 3-1 矿物有机物复合体 XRD 图

通过红外光谱技术对于土壤提取的水溶性有机碳及复合体矿物进行分析（图3-2），发现水溶性有机碳的主要组分含羧基类物质（1635cm-1），这与 XPS 结果相吻合。水铁矿复合体矿物中羧基基团的非对称伸缩震动峰由 1635 cm-1偏移至 1625cm-1，说明在共沉淀过程中，矿物与土壤可溶性有机碳发生配位体交换。这一变化在含钠蒙脱石的矿物有机物复合体中并不明显，羧基基团的伸缩振动峰表 3-2 矿物有机物复合体表面基团占比样品名称 C-C(%) C-O/C-N(%) C=O(%) COOH(%) C/FeFh-OM 69.30 18.85 1.51 10.34 5.77Fh-(0.5Swy-2)-OM 68.45 19.25 3.93 8.37 5.40Fh-(2Swy-2)-OM 70.59 17.65 0.00 11.76 30.37图 3-1 矿物有机物复合体 XRD 图


本文编号：3439017