磁铁矿对奥奈达希瓦氏菌MR-1厌氧还原甲基橙性能的影响

Effect of magnetite on the performance of anaerobic reduction of methyl orange by Shewanella oneidensis MR-1

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摘要[目的]在微生物对染料的厌氧还原转化过程中,前人研究发现磁铁矿可以作为胞外电子传递介质提高或降低染料的微生物还原速率,这两种截然不同的作用结果背后的作用机制仍亟待阐明.[方法]利用水热法合成磁铁矿,选择甲基橙作为微生物胞外还原的典型偶氮染料,研究磁铁矿对奥奈达希瓦氏菌MR-1厌氧还原甲基橙(methyl orange,MO)的影响.[结果]研究发现磁铁矿对MO的降解表现出明显的浓度依赖性效应:同只添加细菌组相比,低浓度组(20-50 mg/L)MO的脱色效率提高了4.07％-10.64％,而高浓度组(100-200 mg/L)下降了3.92％-18.35％.进一步研究发现磁铁矿浓度变化对MO微生物还原的影响与染料在矿物表面的分配无关,主要体现在影响细胞表面形态、代谢活性和电子传递效率等方面.低浓度组ATP生成量提高了1.08％-7.65％,生成了0.033-0.051 mg/LFe2+,而高浓度组 ATP 生成量降低了38.74％-60.14％,Fe2+浓度增至 0.091 mg/L.此外,外源Fe2+的实验结果证明Fe2+对MO的厌氧还原同样表现出低浓度(0.01-0.02 mg/L)促进,高浓度(＞0.05 mg/L)抑制的影响趋势.[结论]低浓度磁铁矿未影响细菌细胞形态,提高了细胞代谢活性,体系中少量的溶解态Fe2+有利于MO微生物还原,而高浓度磁铁矿则表现出相反的影响趋势.本研究为全面理解磁铁矿对胞外电子传递的影响及其在有机污染物还原转化中的应用提供了参考.