沉积物中铁氧化物的生物还原对铁磷有效性影响的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 丁煜 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2008-09-06 |
| 授予单位 | 中国科学院水生生物研究所 |
| 授予地点 | 水生生物研究所 |
| 导师 | 李清曼 |
| 关键词 | 沉积物 铁氧化物 生物还原 铁磷 铁还原细菌 有效性 |
| 其他题名 | Influence of bio-reduction of iron oxides on availability of iron phosphate in sediments |
| 中文摘要 | 磷是生命活动必需的矿质元素，水生生物对磷敏感，过多的磷可导致水体富营养化。水柱中的磷主要源于沉积物中多种形态磷的释放，其中铁磷（与铁氧化物及水合氧化物作用的磷，简称Fe-P）对水环境变化极为敏感。铁氧化物是沉积物的重要组分，其氧化还原是缓冲沉积物物理、化学及生物学性质变化的重要因素。随着水环境污染的加剧，沉积物中铁氧化物的氧化还原及Fe-P的有效性越来越多地受到关注。 本文用于驱动铁氧化物生物还原的铁还原细菌源于武汉月湖表层沉积物，人工合成的无定形Fe(Ⅲ)氧化物为生物还原过程研究的铁氧化物。通过监测反应体系中水溶性磷、吸附态磷、Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)等变化，揭示了铁氧化物的生物还原对Fe-P有效性的影响，结果表明： (1) 最适宜铁还原细菌生长的环境为铁氧化物-水界面。随着生物量的增加，铁还原细菌同时向铁氧化物和水柱两个方向扩增。本文分离出的铁还原细菌属嫌气菌，供氧可抑制其活性。 (2) 铁还原细菌能有效地促进铁氧化物的生物还原。随着培养时间的增加，Fe(Ⅱ)的生成量逐渐增加，一段时间后达到最大值。铁氧化物的生物还原程度与培养液中的碳源性质有关。乙酸为碳源时，Fe(Ⅱ)生成量低。水生植物残体为碳源时，铁还原细菌的活性强，Fe(Ⅱ)的生成量高。 (3) 铁氧化物的生物还原可降低Fe-P的有效性。添加到Fe(Ⅲ)氧化物悬液中的磷酸根主要以三种形态存在，即专性吸附、电性吸附和水溶态。随着Fe(Ⅲ)氧化物的还原，磷的形态与数量发生变化。专性吸附磷的量增加，电性吸附磷和水溶性磷的量则下降。当Fe(Ⅲ)还原到一定程度时，后两者的量极低，几乎不能被常规检测。 (4) 无定形铁氧化物对磷的吸附可用数学模型来描述。基于几点假设，提出了无定形铁氧化物对磷的吸附模型，即TPad = (KFe(II) - KFe(III)) * MFe(II) + KFe(III) * M，式中的TPad表示吸附磷总量，KFe(II)和KFe(III)分别表示单位Fe(Ⅱ) 氧化物和Fe(Ⅲ) 氧化物的磷吸附量，MFe(II)表示Fe(Ⅱ)的量，M表示体系中总铁。获得的数值显示，KFe(II)约为KFe(III)的两倍，表明Fe(Ⅱ) 氧化物对磷的吸附能力较Fe(Ⅲ) 氧化物强。 (5) 根据数学模型获得的参数，铁氧化物生物还原过程中铁与磷相互作用的机理被描述。体系的P/Fe(III)在一定程度上决定磷的吸附量，随着P/Fe(III)的增加，Fe(Ⅲ) 氧化物吸附的磷量也相应地增加。机理可能与增加的铁氧化物表面积有关。随着Fe(Ⅱ)生成量的增加，有效磷（操作定义为电性吸附的磷和水溶性磷）优先被Fe(Ⅱ) 氧化物吸附，Fe(Ⅲ) 氧化物专性吸附的磷则向Fe(Ⅱ) 氧化物专性吸附的磷转化，直至磷在两个固相中的分布达到平衡。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-16 |
| 页码 | 67 |
| 源URL | [http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12364]  |
| 专题 | 水生生物研究所_中科院水生所知识产出（2009年前）_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 丁煜. 沉积物中铁氧化物的生物还原对铁磷有效性影响的研究[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：水生生物研究所
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