厌氧铁氧化菌富集培养及硝酸盐型厌氧铁氧化过程研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

厌氧铁氧化菌（anaerobicferrous-oxidizingmicroorganism，afom）是微生物学、地质学和环境学领域的重大发现^[1]。研究afom对于我们了解铁地质层形成，促进fe、n、c等元素的地球化学生物循环，丰富微生物学的内容，开发厌氧铁氧化工艺技术，以及探索原始地球环境和外星生命现象，均有重要意义^[1]。

厌氧铁氧化菌（afom）是在厌氧条件下，将fe(Ⅱ)氧化成fe(Ⅲ)，从中获得能量合成细胞物质的一类微生物^[2]。它们是铁氧化菌(fe-oxidizingmicroorganism，fom)的重要组成类群。人们对好氧铁氧化菌的研究，可追溯到19世纪80年代著名微生物学家winogradsky对铁细菌的观察^[3]，但直到20世纪90年代才由widdel等^[4]发现afom^[5]。

铁元素是地壳中的第四大元素。在自然界，许多微生物的生存和发展都依赖于铁的氧化反应和还原反应^[6]。afom对厌氧环境中的铁素循环发挥着重要作用。不仅如此，afom也已成为重金属回收、污水处理和饮水净化等领域的研究热点^[6,7]。例如，afom可将亚铁盐氧化为3价铁矿物(如磁铁矿、赤铁矿等)，这些3价铁矿物通过共沉淀以及物理吸附等作用去除饮用水、地表水中的重金属和放射性元素。在国外，已有kappler和straub、sun等和finneran等将afom应用于污染水体中磷、砷、铀等重金属的去除，并获得了一定成果^[8-10]。此外，afom(化能自养型厌氧铁氧化菌)可以以阴离子(no₃-、no₂-、clo₃-等)为电子受体，通过微生物代谢将其从废水中去除。同样，在国外，有kumaraswamy等和jrgensen等在该方面进行了探索，证实将黄铁矿置于砂质含水层中，利用afom的硝酸盐型厌氧铁氧化作用，可实现地下水硝酸盐的还原去除^[11,12]。afom的研究和应用已成为学界关注的热点。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标：

探究afom的富集培养方法，并加以改善，最终培养出可供实验研究的afom菌株。利用培养出的afom菌种，进行nafo过程实验，通过投加物产物等浓度变化，采集数据，加以分析，从而探究nafo过程的机制，为日后相关工作提供依据。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1、根据有关文献，与收集的资料，对依硝酸盐厌氧铁氧化菌进行筛选、富集培养，观察富集培养过程中，各实验环境条件对该类菌产生的影响。

2、通过nafo过程实验，以及对投加物、产物浓度变化的研究，验证afom是否能在厌氧条件下，利用亚铁作为电子供体将硝态氮转变为氮气，同时产生三价铁盐。

4. 研究创新点

国内对于厌氧铁氧化菌的研究不多，对富集培养厌氧铁氧化菌的方法步骤的记录较少，同时对NAFO过程没有太多的研究，故本课题不仅对富集培养厌氧铁氧化菌的方法留下方案依据，更可进一步探究NAFO过程的机制机理，为今后有关工作提供了依据。

5. 研究计划与进展

1、2014年3-4月，明确afom的富集培养方法，并进行培养；

2、2014年4月，确定培养结果，若培养则成功进行nafo过程实验；

3、2014年5月，完成nafo过程分析，对实验结果的浓度等进行分析测定；