颗粒态和溶解态生物炭对水铁矿微生物还原的影响研究

作者：夏金霞; 孙金涛; 于蕊; 王一初; 安伟奇; 金洁^*; 曹丹丹

来源：中国环境科学, 2023, 1-13.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20230511.001

• 生物炭
• 生物炭水溶组分
• 水铁矿
• 异化铁还原菌

生物质热解所产生的生物炭(Biochar， BC)在环境中普遍存在，并且可以释放出大量具有氧化还原活性的生物炭水溶组分(Dissolved biochar fractions， DBC)，影响铁(氢)氧化物的形态转化.本研究采用水稻秸秆在300、400和500℃热解温度下制备BC，并从中提取DBC，结合微生物还原实验和傅里叶转换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射晶体衍射(XRD)、电子顺磁(EPR)等表征手段考察BC和DBC对Geobacter sulphurreducens PCA还原水铁矿的影响和作用机制.结果表明，400℃热解BC可使微生物异化铁还原的速率增加12倍，还原率最高，这是由于其含有最多的醌基、羧基基团，可以作为电子穿梭体促进电子转移. BC不能作为电子供体直接向微生物或水铁矿提供电子. DBC使水铁矿的长期微生物异化铁还原程度和初始还原速率分别增加了10倍和2倍以上. 500℃热解DBC可以充当电子供体或者电子穿梭体，促进水铁矿的微生物还原，但是不能直接化学还原水铁矿.本文的研究结果为BC和DBC介导微生物和铁氧化物之间的电子传递过程提供了新的见解.

• 单位
  华北电力大学; 环境科学与工程学院