添加铁氧化物对水稻土产甲烷微生物EPS性能的影响

李友臣, 王 进, 钟 成, 陈天虎, 岳正波

(合肥工业大学 资源与环境工程学院,安徽 合肥 230009)

温室气体的温室效应是导致全球变暖的主要原因,而甲烷作为一种温室气体,它的温室效应比二氧化碳更强。稻田土壤是温室气体甲烷的重要排放源之一,而中国是世界上重要的水稻生产国,水稻种植面积约占世界稻田总面积的23%[1-2]。我国南方水稻土土壤中存在铁氧化物,其对有机质的厌氧产甲烷过程存在一定的促进或抑制作用,铁氧化物可以作为微生物胞外呼吸的终端电子受体/供体、电子储存介质或种间电子传递介质促进环境微生物的新陈代谢[3]。文献[4]研究发现在水稻土中添加Fe(OH)3和纤铁矿后,由于Fe(Ⅲ)还原对电子的竞争消耗,使土壤产甲烷过程被抑制;文献[5]研究发现添加铁氧化物,抑制了水稻土中甲烷的形成。但是结晶度较高的铁氧化物如针铁矿、赤铁矿、磁铁矿等对于产甲烷过程具有促进作用;文献[6]研究发现以乙酸钠为碳源,厌氧微生物产甲烷过程中,添加水热合成针铁矿和天然针铁矿能促进甲烷的释放,使甲烷累计释放量提前达到最大值;文献[7]通过富集水稻土微生物研究发现,添加纳米磁铁矿能够明显促进丁酸互营氧化产甲烷过程;文献[8]研究发现向水稻土中添加导体铁氧化物磁铁矿和半导体铁氧化物赤铁矿,能够创造一种特殊的微生物种间相互关系,从而能够促进乙醇或乙酸的产甲烷过程。

胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)是微生物在基质代谢、细胞生长及死亡等各项生命活动中产生的,并释放一类溶解性的有机质,主要由多糖、蛋白质、核酸、腐殖酸等组成[9-13]。……