磁铁矿促进有机质厌氧降解过程及微生物机制初探

发布时间：2018-03-12 12:26

  本文选题：磁铁矿　切入点：种间直接电子传递　出处：《中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：厌氧环境中有机质的降解过程往往由于能量的限制需要通过多种微生物的相互协作完成,这种现象就是微生物 互营‖。传统的互营理论是种间氢转移或种间甲酸转移,其中氢气或甲酸是互营氧化过程中的关键电子载体。最近研究提出了一种更有效的微生物互营新机制— 种间直接电子传递‖,它是指互营微生物可以通过直接接触或电子穿梭体或导电物质的作用,进行直接的电子传递。越来越多的研究表明(半)导电性铁氧化物介导的种间直接电子传递过程在元素的生物地球化学循环、生物能源的产生及生物修复方面都具有重要意义。本论文针对导电铁矿在生物能源产生和污染土壤微生物修复方面的应用潜力,设计了两个实验。第一是以畜禽废水污泥为实验对象在实验室进行厌氧培养实验,通过分析产甲烷速率、乙酸降解速率、产甲烷途径及微生物群落结构组成,探究磁铁矿对不同氨氮条件下产甲烷途径及产甲烷菌的影响机制。第二部分研究是以底泥沉积物为实验对象,通过分析苯甲酸降解速率、中间产物、硫酸还原速率及微生物群落结构组成,探讨了磁铁矿对硫酸盐还原条件下苯甲酸互营降解过程的促进效应以及微生物机制。论文主要结论如下:1.以乙酸为有机底物的产甲烷过程:低浓度氨氮条件下(0.5g/L NH4+-N)乙酸转化为甲烷的主要途径为乙酸裂解,而在高浓度氨氮条件下(5g/L NH4+-N)主要的产甲烷途径是乙酸互营氧化。外源添加导电性磁铁矿对低浓度氨氮条件下的产甲烷过程无显著影响,而添加磁铁矿能将高浓度氨氮条件下的产甲烷速率提高35%。这种促进效应可能是因为磁铁矿作为电子导体激发了乙酸互营氧化菌和产甲烷菌之间的直接电子传递,从而加速了产甲烷过程。分子生物学分析(16S r RNA高通量测序)结果表明,低氨氮产甲烷过程中的主要产甲烷菌是乙酸营养型的Methanosaetaceae和Methanosarcinacea,高氨氮产甲烷过程中的主要产甲烷菌是氢营养型的Methanobacteriaceae和Methanosarcinacea。添加磁铁矿后Geobacter和Methanobacteriaceae得到明显富集,这表明Geobacter和Methanobacteriaceae/Methanosarcinaceae可能是参与磁铁矿介导的 直接电子传递‖的重要微生物。2.硫酸盐还原条件下的苯甲酸降解过程:导电性铁氧化物(磁铁矿和赤铁矿)的添加,加快了硫酸盐还原条件下苯甲酸降解速率,而且这种加速效果随着磁铁矿浓度的增加而加强。这种促进效应可能是因为导电矿物能作为苯甲酸互营氧化菌与硫酸盐还原菌之间的电子导体,激发微生物间直接电子传递过程。分子生物学分析(16S r RNA高通量测序)结果表明,Bacteroidales、Syntrophaceae、Geobacteraceae及硫酸盐还原菌Desulfobulbaceae可能参与了苯甲酸互营氧化和硫酸盐还原过程。总之,导电性铁氧化物能加速有机质厌氧互营氧化过程,主要是因为这些物质能作为电子导体激发微生物之间的种间直接电子传递过程。我们的研究不仅拓展了 种间直接电子传递‖在有机质厌氧消化方面的实际应用,也为理解芳香族有机污染物的自然衰减过程提供新的研究视角。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X131

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙晓杰;王敦球;王洪涛;陆文静;张玲;陆美菊;吴安杰;项振宇;黄亮;;垃圾中含碳有机物厌氧降解过程的独立性探讨[J];桂林理工大学学报;2011年02期

2 ;环境保护上的应用[J];生物技术通报;1989年10期

3 J.B.Healy ,JR ,L.Y.Young ,邵希豪;十一种芳香族化合物经厌氧降解成甲烷[J];江西省科学院院刊;1983年01期

4 高海军,陈坚,吴玉娴,堵国成,伦世仪;聚-β-羟基烷酸薄膜的好氧和厌氧降解[J];环境科学;1997年04期

5 程光胜,屠雄海,东秀珠,苏京军;厌氧降解丁酸共培养物中产氢产乙酸细菌与产甲烷细菌的分离与再组合[J];微生物学报;1995年06期

6 东秀珠;厌氧降解中互营产甲烷代谢机制的探讨[J];微生物学通报;1993年01期

7 沈东升,徐向阳,冯孝善;微生物易利用基质对PCP厌氧降解的影响[J];环境化学;1997年02期

8 王天广;王新海;马同森;马骏;李德亮;;活性红KE-3B的厌氧降解[J];河南大学学报(自然科学版);2012年02期

9 于杨,沈颐身,叶树峰;草酸盐厌氧降解途径及其反应条件[J];过程工程学报;2001年01期

10 赵剑强;苯酚在厌氧降解过程中COD变化分析[J];交通环保;1995年04期

相关会议论文 前1条

1 萨如拉;贾晓珊;;铁离子和维生素B_(12)对六氯苯厌氧降解活性的影响[A];持久性有机污染物论坛2007暨第二届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前2条

1 西南科技大 王顺利 尚丽平 李占锋 邓琥 武志翔;一种废水厌氧降解状态在线荧光检测方法(上)[N];电子报;2012年

2 西南科技大 王顺利 尚丽平 李占锋 邓琥 武志翔;一种废水厌氧降解状态在线荧光检测方法(下)[N];电子报;2012年

相关博士学位论文 前4条

1 Mbadinga Serge Maurice;高温油藏微生物群落结构及石油烃厌氧降解产甲烷体系构建研究[D];华东理工大学;2012年

2 刘婷;六氯苯微型生物群落积累、毒性影响及微生物降解研究[D];华中科技大学;2006年

3 吴伟林;石油烃厌氧降解菌的筛选及其降解特性研究[D];中国石油大学;2011年

4 黄爱群;氯酚/硝基苯厌氧降解体系中微生物种群结构研究[D];同济大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 文竣平;四溴双酚A厌氧降解菌的筛选及其降解特性研究[D];南京理工大学;2015年

2 刘寒寒;氧化还原介质提高印染废水厌氧降解速率的机理及动力学研究[D];苏州科技学院;2013年

3 张静;间歇共基质调控厌氧降解五氯酚的效能和机制研究[D];合肥工业大学;2015年

4 彭杰;改性ACF促进偶氮染料厌氧降解速率的机理研究[D];苏州科技学院;2015年

5 马金莲;磁铁矿促进有机质厌氧降解过程及微生物机制初探[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2016年

6 孙颖杰;高效角质蛋白厌氧降解菌及其对产甲烷发酵影响的研究[D];中国农业科学院;2011年

7 王玉萍;微囊藻毒素的厌氧降解途径研究[D];江南大学;2014年

8 李建华;五氯酚的厌氧降解特性及机理研究[D];湘潭大学;2006年

9 陈锦;微囊藻毒素的厌氧降解及厌氧降解菌的分离[D];武汉理工大学;2010年

10 李凯平;长链烷烃厌氧降解产甲烷体系的菌群组成及变化[D];华东理工大学;2012年

，

本文编号：1601556