微生物介导的铁氧化机制及应用研究进展

微生物介导的铁氧化过程是铁循环的重要组成部分。参与铁氧化过程的微生物主要是细菌和古菌,依据生长环境及电子受体情况可将其分为四类：嗜酸铁氧化菌、中性微氧铁氧化菌、中性厌氧光合铁氧化菌和中性厌氧硝酸盐还原铁氧化菌。铁氧化微生物驱动着环境中C、N、O、S等生源要素的元素地球化学循环。目前已经阐明的微生物铁氧化电子传递机制都有着一个共同范式,即亚铁都是在外膜细胞色素上被氧化,细胞从亚铁获得电子,由细胞外膜经周质电子传递蛋白,而后传递至细胞内膜各蛋白上,用于电子受体还原或固碳。现代环境中铁氧化微生物的研究已被广泛运用于地球早期生命演化研究、环境污染修复、新材料合成及生物浸矿等领域。铁氧化菌的分离鉴定、铁氧化代谢途径及其地球化学效应的详细解析及铁氧化在环境污染治理等方面还有大量的工作有待开展。     

太湖梅梁湾与五里湖沉积物活性硫和重金属分布特征及相关性研究

对太湖梅梁湾和五里湖表层及柱状沉积物中的酸性可挥发性硫化物(AVS)、同步可提取金属(SEM)及重金属总量的分布特征进行研究.分析发现,表层沉积物中的AVS与SEM具有相同的分布特征,其浓度均自河口稳定沉降区至湾(湖)心方向减小.表层沉积物中AVS/SEM<1,说明表层重金属具有潜在的生物有效性.AVS浓度在沉积深度上具有先增加后减小的趋势,且波动幅度较大,而SEM的浓度保持相对稳定.比较SEM与重金属总量得知:Cu和Ni的提取量有自表层至下层逐渐降低的趋势,表明硫结合态的Cu、Ni在逐渐增加;Pb和Zn的提取量与硫态沉积物相比较低,说明太湖AVS对Pb和Zn的控制作用较小.由AVS与活性铁的摩尔比可知,重金属在研究湖区沉积物中变化较强.     

黑藻与金鱼藻自然衰亡过程中营养盐释放规律研究

为研究在自然衰亡状态下黑藻（Hydrilla verticillata）与金鱼藻（Ceratophyllum demersum）营养盐释放规律,采用人工模拟的方式,于黑藻和金鱼藻进入衰亡期时,采用塑料薄膜捆扎植物根部的方式,阻隔水和底泥界面之间的物质交换,避免底泥释放对水营养盐的影响;同时,监测水中环境因子和营养盐的动态变化,分析营养盐的释放与环境因子之间的关系.结果表明:①黑藻和金鱼藻两种沉水植物在模拟自然状态下分解速率和生物量无显著性差异（P>0.05）,Olson指数的分解速率分别为0.011、0.010 d-1.②水中氮、磷质量浓度峰值在试验的第40~50天.水中磷形态以DTP（溶解性总磷）和SRP（溶解性活性磷）为主,氮形态以DTN（溶解性总氮）和NO₃--N为主.由于SRP、NO₃--N分别是DTP、DTN的组分之一,因此黑藻和金鱼藻在衰亡期向水中释放的氮、磷形态主要为NO₃--N和SRP.③环境因子pH、DO、ORP（氧化还原电位）均呈不同程度的先降后升趋势.主成分分析结果表明,金鱼藻和黑藻环境因子主成分F_j和F_h、生物量剩余百分比分别与两植物组营养盐第一主成分之间二次曲线拟合效果较好,因此通过对数据进行降维处理,可建立二者之间的函数方程.研究显示,黑藻和金鱼藻两种沉水植物自然分解速率基本一致,衰亡期间向水中主要释放NO₃--N和SRP,水中氮、磷质量浓度呈单峰变化,通过主成分分析可以建立环境因子和营养盐之间的函数关系.      

橡胶坝对河流沉积物氮转化功能基因丰度和营养盐的影响

沉积物氮转化功能微生物是河流脱氮和水体净化的重要生物因素.为探讨橡胶坝对沉积物氮转化功能基因丰度及氮营养盐的影响，本研究以沂河沂水城区蓄水段为研究对象，从橡胶坝前不同距离采集沉积物，利用实时荧光定量PCR（qPCR）方法研究了沉积物的反硝化功能基因（nirS、nirK、nosZ）、厌氧氨氧化功能基因（AMX）和反硝化型甲烷厌氧氧化功能基因（pmoA）的丰度及沉积物营养盐特征.结果表明：橡胶坝促进了沉积物中nirK、nirS、nosZ和pmoA基因的聚集，反硝化功能基因nirK、nirS、nosZ丰度在坝前120 ~330 m范围内较高；橡胶坝促进了沉积物NH4+、NO3-、TN、TP、TOC、有机质（OM）等营养盐的滞留，主要在120 ~360 m区域聚集，多元线性回归模型拟合度较高.相关分析表明，16S rRNA、nirK、nirS、nosZ、pmoA基因丰度与环境因子NH4+、NO3-、TN、OM、TOC、孔隙度呈正相关；PCA分析结果表明，随着沉积物环境因子主成分的增长，氮转化功能基因丰度主成分呈升高趋势.橡胶坝可促进沂河沉积物氮素等营养盐的滞留和氮转化功能微生物的聚集.