微生物还原铁氧化物矿物的电化学研究.pdf

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1、矿物岩石地球化学通报·专题研究·BulIetinofMineraiogy，PetrologyandGeochemistryVoi．30No．3，Ju!y2011微生物还原铁氧化物矿物的电化学研究丁瑞，李艳，鲁安怀，王鑫，曾翠平，颜云花，王长秋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：微生物可以还原铁氧化物矿物。本文通过使用电化学方法对铁氧化物矿物在微生物还原作用下的氧化还原特性进行模拟与表征，补充了从新角度对微生物还原铁氧化物矿物的研究。研究结果显示，微生物可直接以铁氧化物矿物作为电子受体将其还原得到二

2、价铁生成物。电化学实验显示，0．2mA阴极恒电流条件下铁氧化物矿物可以接受电子，同时铁氧亿物矿物中的Fe。在0．89士0．01V(相对于饱和甘汞电极)时发生还原反应，表明铁氧化物矿物满足被微生物还原的电化学条件。双室微生物一铁氧化物矿物体系研究证实，铁氧化物矿物可以作为阴极接受微生物提供的电子。关键词：铁氧化物矿物；微生物；电化学；循环伏安法；计时电位法中图分类号：X172文献标识码：A文章编号：1007—2802(20l1)O3—0299-05ElectrochemicalResearchonIronOxideMineralsReductio

3、nbyMicroorganismsDINGHong—rui，LIYan，LUAn—huai，WANGXin，ZENGCui～ping，YANYun-hua。WANGChang—qiuPKeyLaboratoryofOrogenicBeltsandCrustalEvolution，SchoolofEarthandSpaceSciences，PekingUniversity，Beijing100871，ChinaAbstract：Ironoxidemineralsareelectronacceptorsandcanbereducedbymicroo

4、rganisms．Wecharacterizedtheredoxpropertiesofironoxidemineralsusingelectrochemicalmethodsinadual——chambersystemofmicroorganism——i——ronoxidemineral，accomplishingtheresearchofmicroorganismreductioninanewperspective．Theresultsshowedthatmicroorganismsuseironoxidemineralsaselectro

5、nacceptorsandherebyreducethem，andthatironoxidemin—eralscanreceiveelectronundertheconditionof0．2mAcathodicconstantcurrent．Thecyclicvoltammetryresultsindicatedthatferricionirolloxidemineralscanbereducedat0．89±0．01V(s．SCE)．Inthedual—chambersys—tern，ironoxidemineralsactedascatho

6、desandwerecapableofacceptingmicrobialelectron．Keywords：ironoxidemineral；microorganism；electrochemistry；cyclicvoltammetry；chronopotentiometry以细菌为代表的微生物是地球上分布最为广泛铁矿物等获得电子能量；二是微生物以氧化态矿物的生命形式，而矿物则是无机界的主要组成部分。作为自身呼吸过程的终端电子受体将其还原[1]。微生物与矿物之间在多个层面上存在密切联系，如目前，对于微生物还原金属氧化物矿物的研究，微生物诱导

7、下的矿物形成、微生物作用下的矿物分主要围绕可还原铁、锰氧化物的异化金属还原菌展解，以及微生物与含变价元素矿物间的氧化还原作开。异化金属还原菌通过氧化有机物底物获得电用等。其中，微生物与矿物之间的氧化还原作用被子，逐步将电子传递至作为终端电子受体的金属氧认为是影响着地球表面元素地球化学循环的关键途化物，并最终将金属氧化物还原。近年的多项研究径。这一氧化还原过程主要体现在两方面：一是化表明，分离自湖底沉积物的Shewanellaoneidensis能自养微生物氧化还原态矿物，如硫化物矿物、二价MR一1具有还原金属氧化物矿物的能力；合成针收稿日期：2

8、010—12—30收到，2011—3—3O改回基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB815602)第一作者简介：丁兹瑞(1985～)