铁氧化物作用下含氮污染物厌氧生物降解机制
编号:116 访问权限:仅限参会人 更新:2024-04-10 19:34:38 浏览:371次 口头报告

报告开始:2024年04月14日 11:05(Asia/Shanghai)

报告时间:15min

所在会场:[七] 专题七:地质环境微生物与污染修复 [7-2] 专题七:地质环境微生物与污染修复(Part2)

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摘要

氮是构成生命的重要元素, 另一方面氮素也是限制土壤中植物生产力的重要因素之一。氮循环作为生物地球化学循环的重要组成部分,将陆地—海洋—大气生态系统紧密相连。微生物驱动的氮循环过程是生物地球化学循环的重要引擎之一, 传统观点认为微生物脱氮途径主要包括硝化、反硝化和厌氧氨氧化。近年来,厌氧氨氧化耦合铁还原过程(Feammox)作为新的微生物脱氮途径逐渐引起关注。 目前, 研究者关于 Feammox 的研究主要集中在论证生态系统中Feammox 的存在性, 而环境因子对 Feammox 反应途径及速率影响的研究较少。因此,本研究分别选取了我国南方旱地耕作土壤、铁矿尾矿库周边土壤以及处理酸性矿山废水的湿地沉积物,利用15N同位素标记和乙炔抑制技术,结合高通量测序以及定量 PCR 等生物分析方法,探究了土壤 pH、铁氧化物、碳源、异化铁还原过程以及硫酸盐等对Feammox反应速率及途径的影响。
对我国南方发生酸化的旱地土壤中的Feammox研究发现,土壤酸化时通过Feammox途径的N2流失过程显著增强。土壤的pH条件同时改变了N2流失途径,厌氧环境中酸性土壤主要由Feammox将氨氮氧化为N2,而高pH环境中主要由Feammox耦合反硝化过程贡献。NO2-是氨氮经Feammox过程向N2转化过程中重要的中间产物,部分氨氮通过Feammox过程被氧化成NO2-,再通过生物或非生物作用被Fe2+还原为N2。不同pH条件下,参与Feammox的铁还原微生物表现出不同的群落特征,酸性条件下Acidimicrobiaceae丰度显著增高,同时OchrobactrumSphingomonasClostridium等铁还原微生物相对丰度也明显升高。因此推测Feammox是酸性土壤中N损失的潜在重要途径之一。
尾矿库周边土壤、沉积物基础理化性质有着显著差异,随着与尾矿库距离的增加,土壤有机碳、氨氮、总氮、硝态氮呈现出升高趋势;pH、硫酸盐、总铁含量则随着距离逐渐下降。尾矿库周边氨氧化微生物以AOA为主,尾矿库、灌木林和农田采样点AOA丰度高于AOB,水塘样品中AOA丰度略低于AOB。Anammox和Acidimicrobiaceae bacterium A6分别在水塘和农田采样点含量最高。各组反硝化相关功能基因(narGnirSnirKnosZ)整体表现出随尾矿库距离增加而升高的趋势,同一采样点中narG含量高于其他反硝化基因。水塘和农田样品中氮循环微生物分布与其他两采样点具有显著差异。RDA分析表明pH和氨氮是影响尾矿库周边环境中nosZ、AOB、narGAcidimicrobiaceae bacterium A6分布的主要因素。尾矿库周边土壤和沉积物中Feammox速率与采样点pH、氨氮、总氮、总有机碳之间呈极显著正相关关系,与总铁呈极显著负相关关系。
通过同位素标记培养和乙炔抑制技术证明了处理铁矿废水的湿地沉积物中存在Feammox和Sulfmmox过程,表层和深层湿地沉积物Feammox速率分别为2.02和0.65 mg N kg-1 d-1,Sulfmmox速率分别为0.98和0.28 mg N kg-1 d-1。对湿地沉积物N2流失途径分析结果表明,Feammox途径在湿地沉积物的30N2流失中占主导作用,表层沉积物和深层沉积物中Feammox途径分别占48.1%和42.5%。表层沉积物和深层沉积物中Sulfmmox途径的30N2流失分别占23.3%和18.3%。厌氧氨氧化过程中微生物对电子受体的选择Fe(III)强于硫酸盐,表层和深层沉积物中Sulfmmox对30N2流失的贡献仅占Feammox途径的43.1%和48.4%。
 

关键词
铁氧化物,尾矿库,厌氧微生物,含氮污染物
报告人
马丁
助理研究员 合肥工业大学

稿件作者
马丁 合肥工业大学
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  • 会议日期

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    2024

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    2024

  • 03月28日 2024

    初稿截稿日期

  • 04月14日 2024

    注册截止日期

主办单位
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中国微生物学会地质微生物学专业委员会
承办单位
华中农业大学资源与环境学院
土壤环境与污染修复湖北省重点实验室
农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室
中国地质大学(武汉)
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