Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 基于微宇宙系统的磷与铁界面耦合行为与效应的微生物学机制 | |
| 马华 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 内蒙古大学 |
| 中文摘要 | 作为有机质早期成岩作用中的主要驱动力之一,铁的氧化还原是影响磷迁移转化的主要动力学机制,尤其是厌氧环境中微生物对铁的异化还原作用。本文构建了上覆水-孔隙水-沉积柱芯微宇宙系统,开展了不同时间尺度不同季节不同微生物种类驱动下铁异化还原对磷再生循环影响机制的微宇宙模拟实验研究,对比了不同系统中活性铁、总铁、无机磷、总磷的同步变化特征,揭示了冰封期与非冰封期水-沉积物界面生物地球化学动态的差异性特征,尤其是研究较少的冰封期界面过程对营养物质和污染物环境行为及效应的影响,探讨了不同微生物种类对磷与铁在不同氧化还原梯度带界面行为的影响过程,阐明了磷与铁界面耦合行为与效应的微生物影响机制及季节差异,对完善寒旱区湖泊沉积物中铁氧化物在氧化还原边界层季节性迁移中的控磷机理具有重要意义。主要结果如下:1.非冰封期和冰封期,硝酸盐还原组(NRB组),异化铁还原组(FeRBW组和FeRBB组),硫酸盐还原组(SRB组)上覆水中磷浓度均高于对照组,尤其是微生物代谢活性较高的培养初期,对铁氧化物的异化还原及有机磷的降解均较强,导致沉积物向上覆水释放IP的趋势显著。2.微宇宙模拟实验显示,上覆水-孔隙水-沉积物系统中的IP和Fe~(2+)具有较好的浓度响应关系,表明沉积物中元素的行为与变化会通过孔隙水的桥梁作用显著影响上覆水的水化学特征,揭示内源污染对上覆水质的影响。3.非冰封期,铁与磷在四种还原菌株的影响下均表现出较好的同步释放趋势,表明非冰封期微生物活性较高,主要以酶法还原、以Fe(III)氧化物作为电子受体进行还原、代谢产物还原等不同机制对铁氧化物异化还原,促进了沉积物中铁结合态磷的释放。4.研究发现,由于冰封期微生物代谢活性受限,并非所有微生物添加组的铁与磷均表现出同步释放的趋势。硝酸盐还原菌倾向于降解有机质和有机磷而释磷,异化铁还原菌等更倾向于还原溶解铁氧化物而释放铁结合态磷,揭示不同微生物在不同温度下释磷机理及释磷来源的差异性。5.基于氧化还原序列分层添加的微宇宙实验模拟系统清晰地刻画了各氧化还原带中相应还原菌株驱动下的铁与磷生物地球化学耦合循环过程与机制。结果表明,沉积剖面上铁还原带(8-10cm)中磷的释放潜力更大,是释磷的热点层位,对上覆水的营养盐浓度有较大的潜在影响,对湖泊底泥疏浚深度的精准确定具有重要的指导作用。6.研究表明,冰封期微生物活性虽然受限,但冰封期微生物作用下沉积物内源磷释放对上覆水营养盐的供给及浓度维持能力仍然具有不可忽视的作用,释放的磷浓缩在冰层以下湖水,成为春夏季藻类爆发起始阶段的有效营养供给。 |
| 中文关键词 | 铁异化还原 ; 内源磷 ; 微生物 ; 释放 ; 水-沉积物界面 ; 季节差异 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X524;X172 |
| 来源机构 | 内蒙古大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338459 |
| 作者单位 | 内蒙古大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马华. 基于微宇宙系统的磷与铁界面耦合行为与效应的微生物学机制[D]. 内蒙古大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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