【摘 要】
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土壤矿物对细菌活性的调控深刻影响着土壤中养分的转运、有机质的分解、土壤结构的维持、温室气体的产生、环境污染物的净化等诸多关键的生物地球化学过程。细菌对纳米至微米尺寸土壤矿物的响应及界面互作的分子机制还很不清楚。本文选取三种尺寸（10 nm、80 nm和1μm）的赤铁矿,以及两种常见的土壤细菌恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）为研
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土壤矿物对细菌活性的调控深刻影响着土壤中养分的转运、有机质的分解、土壤结构的维持、温室气体的产生、环境污染物的净化等诸多关键的生物地球化学过程。细菌对纳米至微米尺寸土壤矿物的响应及界面互作的分子机制还很不清楚。本文选取三种尺寸（10 nm、80 nm和1μm）的赤铁矿,以及两种常见的土壤细菌恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）为研究对象,综合运用荧光显微镜、原子力显微镜（AFM）、衰减全反射傅里叶变换红外（ATR-FTIR）、X射线吸收近边光谱（XANES）、等温微量热仪（IMC）等技术,研究不同尺寸赤铁矿对细菌存活、形貌、表面官能团性质/数量、元素化学形态、代谢热的影响。阐明了不同尺寸赤铁矿颗粒对细菌活性的影响规律并揭示了其内在的机制,获得以下主要结果:在0.9%Na Cl溶液中,赤铁矿尺寸越小,浓度越高,抑制细菌活性的作用越强,其中革兰氏阴性菌（P.putida）的损伤更显著。而M9培养基中,赤铁矿对这两种细菌的生长代谢没有抑制作用。细菌与赤铁矿之间除静电作用力外,还有化学键的作用,细菌表面的磷酸基和多糖组分在吸附过程中发挥主要作用,并且有P-O-Fe键的生成。赤铁矿尺寸越小,与恶臭假单胞菌（P.putida）结合越强烈;枯草芽孢杆菌（B.subtilis）与赤铁矿之间结合相对较弱,且尺寸之间无明显差异。M9中磷酸盐和葡萄糖等组分会削弱菌-矿之间结合强度,降低赤铁矿对细菌的毒害。细菌和赤铁矿之间的紧密结合诱导细菌胞内活性氧的大量积累,脂质发生过氧化反应,是引发细胞凋亡的主要机制。这种氧化应激导致了细胞的破损,化学结构的改变,饱和态物质C-O/C-C、硝基化合物的增加和高价态硫的出现。
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