| 钱永明,任东,唐凤琳,杨浈,吴云当,路璐,彭超.水稻秸秆生物质炭对Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原过程的抑制作用及其潜在机制分析[J].农业环境科学学报,2022,41(4):841-848. |
| 水稻秸秆生物质炭对Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原过程的抑制作用及其潜在机制分析 |
| Inhibitory effects and mechanisms of biochar on microbial Fe（Ⅲ）reduction using Shewanella oneidensis MR-1 |
| 投稿时间：2021-07-30 |
| DOI：10.11654/jaes.2021-0855 |
| 中文关键词: 微生物铁还原 生物质炭 水铁矿 Shewanella oneidensis MR-1 |
| 英文关键词: microbial Fe（Ⅲ）reduction biochar ferrihydrite Shewanella oneidensis MR-1 |
| 基金项目:四川省科技计划项目（2021YJ0295）；国家自然科学基金项目（42107278） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 钱永明 | 西华师范大学生命科学学院, 四川 南充 637009
西华师范大学环境科学与工程学院, 四川 南充 637009 | | | 任东 | 西华师范大学环境科学与工程学院, 四川 南充 637009
西华师范大学化学合成与污染控制四川省重点实验室, 四川 南充 637009 | | | 唐凤琳 | 西华师范大学化学合成与污染控制四川省重点实验室, 四川 南充 637009 | | | 杨浈 | 北京大学城市与环境学院, 北京 100871 | | | 吴云当 | 广东省科学院生态环境与土壤研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室, 广州 510650 | | | 路璐 | 西华师范大学环境科学与工程学院, 四川 南充 637009 | | | 彭超 | 西华师范大学生命科学学院, 四川 南充 637009
西华师范大学化学合成与污染控制四川省重点实验室, 四川 南充 637009 | chpeng89@cwnu.edu.cn |
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| 中文摘要: |
| 为进一步明晰生物质炭影响微生物异化铁还原过程的机制，本研究综合采用微生物细胞悬浮液培养、激光扫描共聚焦显微镜成像、介导电化学分析等技术手段，探究了铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在不同生物质炭和水铁矿浓度下的铁还原动力学规律及其潜在反应机制。结果表明：水稻秸秆生物质炭能够强烈抑制微生物的铁还原速率，且其抑制效应极大地受Fe（Ⅲ）浓度的影响，而具有较强给电子能力的生物质炭能化学还原水铁矿，降低微生物铁还原过程中的初始Fe（Ⅲ）浓度。同时，显微成像发现生物质炭表面附着有微生物细胞并形成聚合体，但在聚合体中未观察到水铁矿。研究表明，水稻秸秆生物质炭能够抑制微生物铁还原过程，其抑制作用可能与生物质炭对水铁矿的化学还原降低初始Fe（Ⅲ）浓度以及对细胞进行吸附有关。 |
| 英文摘要: |
| It is under debate whether microbial Fe（Ⅲ）reduction is promoted or inhibited by biochar. To explore the mechanisms of how biochar influences microbial Fe（Ⅲ）reduction, this study determined the kinetics of microbial Fe（Ⅲ）reduction using Shewanella oneidensis MR-1 suspension experiments with the addition of biochar and ferrihydrite（Fh）at different concentrations. The aggregates of cells-biochar were visualized using laser scanning confocal microscopy（LSCM）. The redox properties of biochar were analyzed using mediated electrochemical analysis. The results showed that addition of rice straw-derived biochar inhibited the rate of microbial Fh reduction. The inhibiting effect of biochar on microbial Fh reduction was influenced by the concentration of Fh. In addition, the biochar used in this study had relatively high electron donating capacity and was able to chemically reduce Fh, lowering the initial Fh concentration for microbial Fe（Ⅲ）reduction. The image obtained from LSCM showed that cells, but not Fh, were adsorbed on the surface of biochar. These results suggest that rice straw-derived biochar inhibit microbial Fe（Ⅲ）reduction and may be related to the chemical Fh reduction by biochar and formation of cells-biochar aggregates. |
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