微生物对铁硫界面行为影响机制研究

微生物对铁硫界面行为影响机制研究

论文摘要

铁与硫同为广泛参与地球化学循环的常见元素,两者的界面行为往往同时进行并且存在相互作用。本文针对蒙古高原湖泊冰封期较长的特点,以典型寒旱区湖泊乌梁素海沉积物为研究对象,重点考察了冰封期与非冰封期条件下铁硫界面行为,深入探讨了DFeRB/SRB对沉积物-水界面铁硫行为的协同影响机制,阐释了铁硫耦合关系,以期为揭示冰封期寒旱区湖泊环境变化、评价冰封期低活性微生物对铁/硫地球化学循环贡献提供基础数据和科学依据。本文得出以下结论:(1)虽然冰封期铁/硫还原程度及释放强度整体低于非冰封期且变化趋势更为稳定,但冰封状态对自然湖泊中铁/硫赋存及转化仍存在一定程度的影响。(2)非铁硫共存体系中,DFeRB与SRB对铁还原影响程度相当,但DFeRB对硫还原促进作用较SRB更强;铁硫共存体系中,两种菌都更倾向于与硫酸根交换电子,且DFeRB参与反应时铁硫得电子总量更大。揭示了不同微生物的还原倾向性和生物利用性存在差异。(3)Fe、S之间的释放速率及还原产物生成速率均存在相关性,但Fe释放速率较S有明显滞后性,证实Fe-S之间存在不同程度的耦合关系且有阶段性差异。(4)Fe-S-还原菌共存体系中,硫酸盐还原作用优先于三价铁还原作用,揭示了一种反应产物介导与微生物直接作用相结合的还原机制。(5)原状沉积物组非冰封期Fe2+浓度从上层到下层略有升高,其他体系铁/硫在垂直方向上的分布虽规律不一但均存在差异,表明铁/硫垂直界面亦有迁移转化。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •     1.1.1 铁还原作用
  •     1.1.2 硫还原作用
  •     1.1.3 铁还原与硫还原作用之间的相互影响
  •   1.2 选题依据及研究意义
  •   1.3 主要研究内容
  • 第二章 研究区概况及研究方法
  •   2.1 研究区概况
  •     2.1.1 地理背景
  •     2.1.2 乌梁素海中的异化铁还原菌与硫酸盐还原菌
  •   2.2 研究方法
  •     2.2.1 样品采集与处理
  •     2.2.2 实验方案
  •     2.2.3 数据处理方法
  • 第三章 铁/硫还原影响因素及耦合机制研究
  •   3.1 研究方案
  •     3.1.1 实验材料
  •     3.1.2 实验设计
  •     3.1.3 测定及分析方法
  •   3.2 结果与讨论
  •     3.2.1 铁/硫还原影响因素研究
  •     3.2.2 微生物直接还原与化学介导还原共存机制探究
  • 2+、S2-产生速率研究'>    3.2.3 Fe2+、S2-产生速率研究
  •     3.2.4 铁硫还原相关性研究
  •   3.3 小结
  • 第四章 沉积物铁/硫释放影响因素及耦合机制研究
  •   4.1 研究方案
  •     4.1.1 实验材料
  •     4.1.2 实验设计
  •     4.1.3 测定及分析方法
  •   4.2 结果与讨论
  • 2+/Fe3+释放影响因素研究'>    4.2.1 沉积物Fe2+/Fe3+释放影响因素研究
  • 2-释放影响因素研究'>    4.2.2 沉积物S2-释放影响因素研究
  •     4.2.3 沉积物中铁与硫释放速率研究
  •     4.2.4 沉积物中铁-硫释放速率相关性研究
  •   4.3 小结
  • 第五章 结论与展望
  •   5.1 主要结论
  •   5.2 不足与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 吕项蒙

    导师: 何江

    关键词: 界面过程,冰封期

    来源: 内蒙古大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

    单位: 内蒙古大学

    基金: 国家自然科学基金项目(41163006,41763014)

    分类号: X524;X172

    总页数: 68

    文件大小: 3715K

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