天然赤铁矿促进红壤微生物胞外电子传递机制研究-矿物岩石地球化学.PDF

矿物岩石地球化学通报 ·研究成果 · ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＭｉｎｅｒａｌｏｇｙ，ＰｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｖｏｌ３６Ｎｏ１，Ｊａｎ．，２０１７ 天然赤铁矿促进红壤微生物胞外 电子传递机制研究  任桂平，孙曼仪，鲁安怀，丁瑞 ，李艳 北京大学 地球与空间科学学院，造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 １００８７１ 摘　要：为了研究天然赤铁矿对微生物胞外电子传递机制，以长沙和海口红壤为例，构建了双室反应体系对红壤微生物与天 然赤铁矿间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行表征。研究显示，增加赤铁矿作为电子受体后，长沙与海口红壤体系开路 ３ ３ 电压由４２５２８、４１４６４ｍＶ提升至５１１４６、５３２５２ｍＶ，最大输出功率由２２１５、１７１０ｍＷ／ｍ 提升至４３１４、２６０２ｍＷ／ｍ。 电化学循环伏安测试显示在０４３、０５５Ｖ（相对于饱和甘汞电极；ｖｓ．ＳＣＥ）处出现 Ｆｅ（ ）还原峰及 Ｆｅ（ ）氧化峰，指证新氧 Ⅲ Ⅱ 化还原反应的引入。电化学阻抗谱（ＥＩＳ）拟合结果显示赤铁矿电极极化内阻Ｒ 自４４８４０ 降至６６５ ，从动力学层面表明电 Ω Ω ｐ 极反应导致的电势降低有利于电子转移。实验研究结果表明，红壤环境中以赤铁矿为代表的铁氧化物能够有效参与并促进 微生物胞外电子传递。 关　键　词：红壤；赤铁矿；微生物；电化学；胞外电子传递 中图分类号：Ｐ５９３　　文章编号：１００７２８０２（２０１７）０１００９２０６　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７２８０２．２０１７．０１．０１１ ＴｈｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅＭｉｃｒｏｂｉａｌＥｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒＥｌｅｃｔｒｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｍｏｔｅｄ ｂｙＮａｔｕｒａｌＨｅｍａｔｉｔｅｉｎＲｅｄＳｏｉｌ  ＲＥＮＧｕｉｐｉｎｇ，ＳＵＮＭａｎｙｉ，ＬＵＡｎｈｕａｉ，ＤＩＮＧＨｏｎｇｒｕｉ，ＬＩＹａｎ ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔｓａｎｄＣｒｕｓｔａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ， ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈａｎｄＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｄｕａｌｃｈａｍｂｅｒｒｅａｃｔｏｒｗａｓｂｕｉｌｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅｄｏｘｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓａｎｄｎａｔｕｒａｌｈｅｍａｔｉｔｅｉｎｒｅｄｓｏｉｌｓｉｎＣｈａｎｇｓ