Mn（Ⅱ）微生物氧化作用的实验研究

发布时间：2017-09-16 11:42

  本文关键词：Mn（Ⅱ）微生物氧化作用的实验研究

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【摘要】：微生物-矿物的相互作用影响着多种元素的表生地球化学过程,微生物成因的锰矿物在自然界中广泛分布并且有着重要的环境意义和资源价值。揭示微生物-锰矿物相互作用的微观机制以及在沉积成矿和次生转化过程,查明锰矿物的演化路径,对认识锰的微生物矿化规律,查明锰矿形成的地质条件和次生变化等均有理论意义。本文研究锰氧化菌株恶臭假单胞菌Pseudomonas putida CGMCC 1.3136和MnB1菌株分别氧化溶液中Mn2+离子和菱锰矿的反应机制。在实验中设置了有菌含锰、无菌含锰和死菌含锰三组对照体系,以探讨锰矿物的微生物氧化机理,揭示Mn(Ⅱ)氧化过程中次生产物的类型及其生成顺序。在实验过程中,通过ICP-OES、分光光度法等实验手段,检测了各实验体系溶液的离子浓度变化；使用SEM、TEM、XRD、STXM、FTIR等显微与谱学方法,分析了次生矿化产物,鉴定出一系列锰的氧化物产物,得到以下两点主要认识：1、Mn2+的微生物氧化过程中,微生物首先将Mn2+的两个电子传递给终端电子受体氧气,并生成四价锰矿物(水钠锰矿和软锰矿),在含Mn2+的溶液条件下,Mn(Ⅳ)进一步发生归中反应转化为三价锰矿物(黑锰矿)。2、在Pseudomonas putida MnB1与菱锰矿相互作用的体系中,细菌倾向于在菱锰矿表面附着并形成生物膜,营造了具有特殊物理化学条件的界面环境,促进了矿物的溶解,溶出的Mn2-离子进一步被悬浮细胞或生物膜细胞氧化,生成次生高价锰矿物。综合本文实验结果,参照前人关于锰微生物氧化的研究结果,本文认为锰的微生物氧化过程是生物-化学氧化机制协同作用的结果,形成的锰矿物主要有水钠锰矿、黑锰矿和软锰矿等。
【关键词】：Mn(Ⅱ) Pseudomonas putida CGMCC 1.3136 Pseudomonas putida MnB1 微生物氧化作用
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P57
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 论文选题依据8-18
• 1.1.1 锰的矿物学和地球化学性质8-12
• 1.1.2 微生物成因锰矿物的持点12-13
• 1.1.3 微生物-锰矿物相互作用的研究现状13-16
• 1.1.4 存在的问题16-17
• 1.1.5 研究目的、内容和方案17-18
• 1.2 工作量与进展18-20
• 第二章 Mn~(2+)离子的Pseudomonas putida CGMCC 1.3136氧化和矿化作用20-33
• 2.1 实验材料与实验设计20-23
• 2.1.1 菌株与培养基20
• 2.1.2 流程设计20-21
• 2.1.3 样品分析21-23
• 2.2 溶液化学性质23-24
• 2.3 Mn~(2+)矿化反应的次生沉淀谱学分析24-30
• 2.3.1 同步辐射X射线衍射(SR-XRD)24-26
• 2.3.2 透射电子显微镜(TEM)26-27
• 2.3.3 傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)27-28
• 2.3.4 扫描透射X射线显微分析(STXM)28
• 2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)28-30
• 2.5 讨论30-32
• 2.5.1 Mn~(2+)的微生物矿化过程30-31
• 2.5.2 Mn~(2+)的微生物氧化和矿化的环境效益31-32
• 2.6 小结32-33
• 第三章 Pseudomonas putida MnBl氧化分解菱锰矿的实验研究33-57
• 3.1 实验材料和分析方法33-37
• 3.1.1 菌株和矿物33-36
• 3.1.2 流程设计36-37
• 3.1.3 样品分析37
• 3.2 溶液的化学性质37-43
• 3.3 菱锰矿的表面形貌43-52
• 3.3.1 活菌实验体系中矿物表面形貌43-51
• 3.3.2 对照体系中矿物表面形貌变化51-52
• 3.4 次生产物52-54
• 3.5 讨论54-56
• 3.5.1 菱锰矿的微生物氧化机制54-55
• 3.5.2 菱锰矿微生物氧化的地质地球化学意义55-56
• 3.6 小结56-57
• 第四章 主要认识57-59
• 一、主要结论57
• 二、工作展望57-59
• 参考文献59-70
• 致谢70-71
• 个人情况简介71-72

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本文编号：862842