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1.
采用恒温厌氧培养实验,以Fe（OH）3为唯一电子受体,通过测定接种不同沉积物提取液后的体系中Fe（Ⅱ）含量变化,研究了渤海沉积物在不同的碳源、温度、厌氧培养时间及pH条件下的铁还原特征。结果表明,从不同水质海区沉积物提取的微生物群落均可以葡萄糖和丙酮酸盐为优势碳源,并迅速还原Fe（Ⅲ）,其利用不同碳源的铁还原能力表现为葡萄糖〉丙酮酸盐〉乳酸盐〉乙酸盐;在不同水质海区之间Fe（Ⅲ）还原程度存在一定差异,Ⅲ类和Ⅳ类水质区域的微生物Fe（Ⅲ）还原能力明显低于Ⅰ类和Ⅱ类水质区域;以葡萄糖和丙酮酸盐作为碳源培养时,在15℃和30℃培养条件下其Fe（Ⅲ）还原反应的活性随着温度的升高而升高,表明微生物在优势碳源下,提高培养温度可促进铁还原反应的效率;淹水时间延长可改变微生物群落结构,促进利用葡萄糖和丙酮酸盐的微生物恢复增长,使Fe（Ⅲ）还原能力增强;微生物群落在pH中性体系条件下Fe（Ⅲ）还原能力最强,随着体系pH值由8.0升高到11.0或pH由6.0降低到3.0,体系中Fe（Ⅲ）还原能力均逐渐降低。 相似文献
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为了模拟水稻土淹水过程,探讨不同淹水培养时间水稻土中铁还原微生物群落利用不同碳源的活性变化特征,以接种不同淹水时期的浙江水稻土浸提液作为微生物群落来源,以人工合成的Fe（OH）3为惟一的电子受体,不同碳源作为惟一电子供体,在30℃恒温条件下厌氧培养,定期测定Fe（Ⅱ）含量和pH值变化,采用Logistic模型进行动力学分析。研究结果表明,葡萄糖作为电子供体时,不同淹水时期的微生物群落总体上对Fe（OH）3还原反应有较快的响应;丙酮酸盐作为碳源时,铁还原反应启动的时间整体迟于葡萄糖,Fe（Ⅱ）累积量在反应30d才表现出显著累积并逐渐趋于稳定;淹水20d的微生物群落能最先利用乳酸盐还原Fe（Ⅲ）,反应15 d的Fe（Ⅱ）累积量达到601.60 mg.L^-1;淹水30 d的铁还原微生物群落对乙酸盐的利用能力增强,最大Fe（Ⅱ）累计量升高到538.47 mg.L^-1,Fe（Ⅲ）还原率达到75.81%。不同淹水时期利用各种碳源的体系pH表现为葡萄糖从中性下降至酸性,丙酮酸盐和乳酸盐中性偏酸,乙酸盐的pH略微偏碱,不同淹水时期出现的水稻土微生物群落结构不同是导致Fe（OH）3还原能力不同的主要原因。不同的碳源利用可以指示不同的铁还原微生物群落变化：淹水培养早期的铁还原微生物群落对葡萄糖和丙酮酸盐的利用较为迅速和显著,同一时期出现的微生物群落不能以乙酸盐作为电子供体;淹水培养后期的铁还原微生物群落以乳酸盐和乙酸盐为优势碳源来还原Fe（OH）3。 相似文献
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研究以采自吉林和江西的水稻土为供试土壤,采用恒温泥浆厌氧培养方法,探讨添加生物炭和不同有机碳源(葡萄糖、乙酸钠、丙酮酸钠和乳酸钠)条件下土壤泥浆中Fe(Ⅱ)浓度和pH值的变化,采用Logistic模型对Fe(Ⅲ)的还原特征进行了拟合分析。结果表明,添加生物炭可以促进2种水稻土中的Fe(Ⅲ)还原能力。添加生物炭条件下,不同外源有机碳对水稻土中Fe(Ⅲ)还原特征的影响存在差异,在吉林水稻土中,对Fe(Ⅲ)还原的调控能力显著大于江西水稻土。2种水稻土均能较好地利用乳酸盐、丙酮酸盐和葡萄糖还原Fe(Ⅲ),而添加乙酸盐后的Fe(Ⅲ)还原则表现出一定的滞后性。添加乳酸盐处理最大Fe(Ⅲ)还原速率高于其他有机碳源,且达到最大Fe(Ⅲ)还原速率的时间最短,表明乳酸盐是2种水稻土中铁还原过程的优势碳源。添加发酵性的有机碳源可显著影响泥浆培养过程中的pH值,有机碳源对江西水稻土pH的影响明显大于吉林水稻土,表明吉林水稻土中有机碳源对发酵过程产生的氢的利用能力优于江西水稻土。 相似文献
4.
生物质炭对水稻土中脱氢酶活性和铁还原过程的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为探究添加生物质炭对淹水稻田体系脱氢酶活性及土水界面铁还原过程的影响,选择2种不同地区水稻土,采用土壤泥浆厌氧培养试验方法,分析添加不同粒径生物质炭后泥浆培养体系中脱氢酶活性、pH以及Fe(Ⅱ)浓度的变化。结果表明:生物质炭能够提高水稻土厌氧培养体系的脱氢酶活性,促进微生物铁还原进程。脱氢酶活性和铁还原能力随着生物质炭粒径的减小而增大。未添加生物质炭的处理中,2种水稻土脱氢酶活性最大分别为3.13,2.60μg/(ml·g·min),Fe(Ⅱ)累积量最高分别为8.07,7.44mg/g;通过添加生物质炭,2种水稻土培养体系脱氢酶活性最大分别达4.35,4.18μg/(ml·g·min)、Fe(Ⅱ)累积量最高分别为9.01,8.18mg/g。典范对应分析显示,水稻土初始pH与最大铁还原潜势及达到最大铁还原速率对应的时间呈极显著相关,表明生物质炭对铁还原过程的影响因土壤性质不同而存在差异;脱氢酶活性、Fe(Ⅱ)累积量之间呈现极显著的相关关系,两者在培养过程中相互促进。 相似文献
5.
研究不同电子受体之间的竞争关系对揭示厌氧水稻土中微生物作用导致的氧化还原过程变化机理具有重要的理论意义。本研究采用土壤泥浆厌氧培养、人工合成氧化铁体系接种土壤浸提液厌氧培养及接种铁还原菌纯培养等试验方法,通过向培养体系中添加SO24-,探讨了硫酸盐作为竞争电子受体对不同铁还原体系中Fe（Ⅲ）还原的影响。结果表明,在2种水稻土的泥浆培养过程中,Fe（Ⅲ）还原速率均随着SO24-浓度增加而降低,但Fe（Ⅱ）的最终累积量却较对照处理有明显的增加。添加硫酸盐对Fe（Ⅲ）还原速率（k）的影响表现为：石灰性水稻土〉酸性水稻土;而最终Fe（Ⅱ）累积增加率则为：酸性水稻土〉石灰性水稻土。由接种不同水稻土浸提液的培养试验看出,添加SO24-后Fe（Ⅲ）还原受到显著的抑制,但随着培养时间延长Fe（Ⅲ）还原反应依然可以进行,并且Fe（Ⅱ）累积量最终达到与CK相同的水平。在接种铁还原菌的纯培养试验中,添加SO24-对供试的4株铁还原菌的Fe（Ⅲ）还原过程并未产生抑制效应,表明铁还原菌本身并不受硫酸盐的影响。 相似文献
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为探讨光照和硫酸盐对微生物Fe（Ⅲ）还原的影响,在光照和光暗转换条件下,采用厌氧泥浆恒温培育方法分别在四川和天津2种石灰性水稻土中添加不同浓度硫酸盐溶液（20、50、800mmol·kg-1）,培养过程中定期测定土壤泥浆的Fe（Ⅱ）、叶绿素a含量和pH值。结果表明：光照条件下,添加20mmol·kg-1和50mmol·kg-1硫酸盐能减缓光照培养中因为蓝细菌光合作用放氧引起的Fe（Ⅱ）氧化反应,Fe（Ⅱ）氧化反应启动时间与对照处理相比延迟3～7d;蓝细菌在光照培养5d后开始迅速繁殖生长,叶绿素a增长速率表现为随硫酸盐浓度增大而增加,其最终含量在四川和天津水稻土中分别为20mg·kg-1和16mg·kg-1;800mmol·kg-1硫酸盐则完全抑制了Fe（Ⅱ）的重新氧化,且在整个培养周期中没有发现光合细菌存在。pH值变化呈现先微弱下降后升高的趋势,但始终维持在弱碱性范围内。当由光照转入避光培养后,Fe（Ⅱ）累积量又重新回升,增长速率表现为对照〉20mmol·kg-1S处理〉50mmol·kg-1S处理。表明光照并非直接影响铁还原微生物,而是通过光合微生物繁殖间接影响铁还原过程。 相似文献
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为研究磷酸盐和碳酸盐对光发酵产氢过程的影响,该文主要以酶解预处理后的玉米秸秆为产氢基质,对不同浓度的磷酸盐(K_2HPO_4)和碳酸盐(NaHCO_3 )下的氢气产量、pH值、ORP值和产氢动力学结果进行分析。结果表明,当K_2HPO_4的浓度为10 mmol/L时,氢气产量为(40.65±0.35)m L/g,比对照组显著提高了28.48%,对光发酵产氢的促进效果最好;终pH值为6.37±0.02,显著高于对照组的6.06±0.03,能够有效缓冲反应体系的pH值。不同K_2HPO_4浓度下的产氢动力学特性结果表明,适当的K_2HPO_4浓度提高了最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短了产氢延迟时间,当K_2HPO_4的浓度为10 mmol/L时,最大产氢潜能最大,和最大产氢速率较大,产氢延迟时间较短,分别是40.81 m L/g、1.87 m L/(h·g)和2.85 h。当NaHCO_3 浓度为5 mmol/L时,氢气产量为(37.46±1.40)m L/g,比对照组显著提高了18.39%,对光发酵产氢的促进效果最好;终pH值为6.26±0.04,显著高于对照组的6.06±0.03,能够有效缓冲反应体系的pH值。不同NaHCO_3 浓度下的产氢动力学结果表明,适当的NaHCO_3 浓度能够提高最大产氢潜能和最大产氢速率,但却会延迟光合细菌的产氢,当NaHCO_3 浓度为5 mmol/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率最大,产氢延迟时间相对较短,分别是37.26 m L/g、1.92 m L/(h·g)和5.11 h。该研究可为秸秆类生物质光发酵生物制氢工艺提供参考。 相似文献
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以猪粪为发酵底物厌氧发酵产氢工艺的优化 总被引：3，自引：2，他引：1
为了建立发酵工艺参数与氢气产量之间的数学模型, 以期获得较优的工艺参数,从而提高氢气产量,该文在单因素试验的基础上,采用三因素三水平的二次回归正交旋转组合设计及响应曲面分析法,建立了厌氧发酵产氢工艺中氢气产量的二次多项式数学模型,并以氢气产量为响应值作响应面和等高线,考察了以新鲜猪粪为发酵底物发酵产氢时初始pH值、水力停留时间和发酵底物中猪粪浓度3个因素及其交互作用对氢气产量的影响。分析结果表明,猪粪厌氧发酵产氢的较优工艺条件为：初始pH 5.98,水力停留时间4.123 d,猪粪干物质浓度 51.98 g/L;在此工艺条件下,氢气产率为32.4 mL/g。 相似文献
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植物源有机物料对果园土壤微生物群落多样性的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
【目的】苹果园土壤肥力持续下降,禽畜废弃物肥源严重不足,施用植物源有机肥成为生产中改善果园土壤状况的重要措施之一。本试验利用BIOLOG微平板技术研究了盆栽条件下添加植物源有机物料及其腐殖化过程驱动因子对果园土壤微生物群落多样性的影响,探讨葡萄糖、 尿素和蚯蚓在植物源有机物料向土壤碳库转化中的作用,为揭示果园土壤质量的演变机制提供参考。【方法】取苹果园020 cm土层土壤,与苹果枝条、 玉米秸秆和果园杂草粉碎物混合,栽植2a生苹果砧木山定子幼苗,分别添加尿素、 葡萄糖和蚯蚓,利用BIOLOG微平板技术进行土壤微生物群落多样性分析。不同处理的土壤浸提液在 BIOLOG生态测试板中培养,取培养96 h时微平板光密度值进行多样性指数计算,分别用丰富度指数S 表示被微生物群落利用的基质数量,多样性指数表示反应孔与对照孔光密度值之差和整块板总差的比值,均匀度指数 E表示可培养微生物的种类均匀度,优势度指数Ds用于评估某些最常见种的优势度。对土壤微生物群落利用BIOLOG微平板中六类碳源（碳水化合物类、 氨基酸类、 羧酸类、 多聚物类、 芳香族类和胺类）的情况进行主成分分析,明确不同处理微生物对碳源利用能力的差异。【结果】有机物料种类、 小分子有机物和蚯蚓数量均对平均吸光值（AWCD值）有显著影响,在培养0~24 h,玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）和果园杂草+葡萄糖（T9）处理的AWCD值明显高于其他处理,微生物群落的活性较强,碳源开始利用较早。2496 h时,AWCD呈指数增长,120 h后趋于平缓,以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）、 苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）、 果园杂草+葡萄糖（T9）处理斜率最大,其次为玉米秸秆+尿素+6条蚯蚓（T6）和苹果枝条+尿素（T1）处理; 小分子有机物种类对微生物群落丰富度指数（S）和优势度指数（Ds）的影响显著,丰富度指数（S）以苹果枝条+葡萄糖+6条蚯蚓（T2）最大,优势度指数（Ds）以玉米秸秆+葡萄糖+12条蚯蚓（T4）最大,各处理的多样性指数（H）和均一度指数（E）差异不显著; 对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物类和多聚物类。【结论】与秸秆和杂草处理相比,苹果枝条处理土壤微生物群落多样性较丰富,加入葡萄糖为土壤微生物提供可迅速利用的碳源,微生物功能多样性也显著增加; 蚯蚓活动对微生物群落多样性的影响比葡萄糖小,尿素对微生物群落多样性的影响也较小,但同时添加尿素和葡萄糖有助于微生物多样性的增加。 相似文献
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采用厌氧泥浆培养试验,通过对体系中Fe（Ⅱ）含量变化测定,明确了不同海区沉积物样品中Fe（Ⅲ）的厌氧还原特征。结果表明,不同采样位置的沉积物中Fe（Ⅲ）的还原潜势存在一定差异,除S17及S7样点外其他样品的Fe（Ⅱ）生成量都在3~5 mg.g-1之间,说明来自于不同位置的沉积物本身所含的可还原氧化铁数量及水环境对铁还原的影响不同。海河及大沽排污河河口的Ⅳ类水质海区沉积物中Fe（Ⅲ）还原能力最为强烈,在大港北排河及子牙新河的排海口Fe（Ⅲ）还原亦较高。距离海岸较远的Ⅰ类水质海区沉积物中Fe（Ⅲ）还原能力较弱。通过Logistic模型拟合和方差分析可以看出,Ⅰ类和Ⅱ类海区的Fe（Ⅱ）的最大累积量（a）没有显著差异,而与Ⅲ类和Ⅳ类海区差异达到极显著水平;Fe（Ⅱ）的累积速率常数（k）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类水质海区没有显著的差异,但在最大反应速率（Vma）x上却反映出区别,其中Ⅱ和Ⅲ类水质海区的差异不明显,而与Ⅰ和Ⅳ类水质海区呈现极显著的差异。Fe（Ⅱ）的最大累积量（a）与NO3--N浓度呈显著的负相关关系,相关系数达到-0.834 5,表明NO3-与Fe（Ⅲ）是沉积物中相互竞争的电子受体。 相似文献
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Microbial ferric iron reduction, with organic carbon or hydrogen as the electron donor, is one of the most important biogeochemical processes in anoxic paddy soils; however, the diversity and community structure of hydrogen-dependent dissimilatory iron-reducers remain unknown. Potential H2-dependent Fe(III)-reducing bacteria in paddy soils were explored using enrichment cultures with ferrihydrite or goethite as the electron acceptor and hydrogen as the electron donor. Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis and cloning/sequencing were conducted to reveal bacterial community structure. Results showed that Geobacter and Clostridium were the dominant bacteria in the enrichment cultures. Fe(III) oxide mineral phases showed a strong effect on the community structure; Geobacter and Clostridium were dominant in the ferrihydrite treatment, while Clostridium spp. were dominant in the goethite treatment. These suggested that H2-dependent Fe(III)-reducing bacteria might be widely distributed in paddy soils and that besides Geobacter, Clostridium spp. might also be an important group of H2-dependent Fe(III)-reducing microorganisms. 相似文献
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水稻土中水溶性有机碳对铁还原过程的贡献 总被引：2，自引：0，他引：2
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Kocuria rosea HN01, a newly alkaliphilic humus-reducing bacterium isolated from cassava dreg compost
Purpose
The aims of this study were to isolate an alkaliphilic humus-reducing bacterium, investigate the fastest microbial reduction of humus analog as affected by different cultivation, and examine its ability for iron(III) oxide reduction and organochlorine pollutants (OCPs) degradation.Materials and methods
A strain of pure culture, designated as HN01, was isolated from cassava dreg compost using anaerobic enrichment procedure with glucose as the electron donor and anthraquinone-2,6-disulphonate (AQDS) as the sole terminal electron acceptor. The isolate strain was identified using phenotypic and phylogenetic analysis. Iron(III) oxides and OCPs were chosen as potential electron acceptors. Strict anaerobic techniques and sterile conditions were applied throughout the incubation experiments, purged with O2-free N2 for 15 min. The concentration of reduced AQDS and Fe(II) was then quantified using a UV–vis spectrophotometer. The concentration of OCPs was analyzed by gas chromatography with a micro-electron capture detector. Cell number was determined by direct plate counting on aerobic Luria–Bertani medium agar medium at pH 9.Results and discussion
(1) Strain HN01 was identified as Kocuria rosea, and the AQDS reduction by HN01 was observed in NaCl concentrations below 12 % (w/v) (optimum, 10 %) and pH ranges of 6.0–10.0 (optimum, 9.0) with sucrose as electron donor at 30 °C; (2) glucose, sucrose, methanol, ethanol, glycerol, and acetate were the favorable electron donors for AQDS reduction by strain HN01; (3) the strain had the ability of reducing iron(III) oxides in the presence of sucrose at pH 9.0 and its Fe(III)-reducing capacity ranked as goethite (α-FeOOH) > lepidocrocite (γ-FeOOH) > haematite(α-Fe2O3); and (4) the strain could effectively dechlorinate p,p′-DDT (1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl) ethane), and the dechlorination rate reached 71.3 %.Conclusions
This is the first report of a strain of K. rosea capable of reducing AQDS, iron (III) oxides, and p,p′-DDT, which extends the diversity of the alkaliphilic and halotolerant humus/Fe(III)-reducing bacterium associated with dechlorination. The strain may have the potential to be used for bioremediation of an anoxic alkaline wastewater or site contaminated with OCPs. 相似文献15.
Anaerobic reoxidation of reduced products in paddy soils was investigated. Ferrous iron (Fe2+) and monosulfide ion (S2–) added to the soil chemically reduced MnO2 to Mn2+, and MnO2 and Fe(OH)3 to Mn2+ and Fe2+, respectively, where Fe2+ and S2– were considered to be oxidized to Fe3+ and S0. Elemental sulfur was oxidized to sulfate by anaerobic incubation with NO3
– MnO2 and Fe(OH)3. A new conceptual model for the reduction processes in submerged paddy soil including the reoxidation processes of reduced
products, in which soil heterogeneity in paddy fields was taken into consideration, was proposed based on the results.
Received: 20 October 1996 相似文献
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《Communications in Soil Science and Plant Analysis》2012,43(9-10):2221-2227
Abstract When a soil is flooded, iron (Fe) reduction and methane (CH4) production occurred in sequence as predicted by thermodynamics. The dissolution and precipitation of Fe reflected both soil pH and soil redox potential (Eh). The objective of our experiment was to determine both CH4 production and Fe reduction as measured by Fe in solution in a flooded paddy soil over a wide range of closely controlled pH and Eh conditions. The greatest release of CH4 gas occurred at neutral soil pH in combination with low soil redox potential (‐250 mV). Production of CH4 decreased when soil pH was lowered in combination with an increase in the soil redox potential above ‐250 mV. Highest concentration of ferrous‐iron (Fe2+) under reducing conditions occurred when soil pH was lowered. Thus Fe reduction influenced CH4 formation in the flooded paddy soil. Results indicated that CH4 production was inhibited by the process of ferric‐iron (Fe3+) reduction. 相似文献