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铁是地壳中含量最多的金属元素之一,土壤和沉积物中一半以上的铁存在于含铁粘土矿物的层间结构中。结构铁的价态变化影响着矿物的物理化学性质(比表面积、水溶性及阴阳离子交换能力等),这些性质的改变又会进一步影响自然环境中动植物生长和有机碳埋藏量,以及营养物质、污染物质和重金属等的迁移转化。腐殖酸是天然环境中的一种有机高分子物质,由动植物残体经微生物腐殖化作用形成,占生态系统中总有机质的50%-80%。目前关于生物还原粘土矿物的研究多采用醌类化合物来模拟腐殖酸,研究氧化还原活性对生物还原的电子传递过程的影响,而有关真实腐殖酸对生物还原粘土矿物的影响尚未见有研究。本论文考察了标准腐殖酸样品对奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原蒙皂石族粘土矿物的影响及腐殖酸与粘土矿物共存条件下MR-1还原典型有机污染物硝基苯的活性。陆相来源的艾略特土壤腐殖酸(ESHA)、水相来源的萨旺尼河腐殖酸(SRHA)和人工合成的奥德里奇腐殖酸(AHA)均能促进S.oneidensis MR-1还原粘土矿物NAu-2和SWy-2。对还原产物进行透射电镜、扫描电镜和X射线衍射光谱等分析表明,腐殖酸对生物还原粘土矿物的促进作用加速了蒙皂石向伊利石的转化。NAu-2能够吸附部分ESHA,而未被吸附的ESHA组分对MR-1还原粘土矿物的促进作用反而高于完整的ESHA。腐殖酸通过静电作用吸附至粘土矿物边缘,导致粘土矿物颗粒发生团聚,减少可供生物还原利用的位点。腐殖酸能够络合生物还原所产生的游离态Fe(II),减缓其在粘土矿物和细胞表面的累积,促进粘土矿物生物还原。除类似醌类模拟物的电子穿梭作用外,腐殖酸特有的吸附和络合作用也对生物还原粘土矿物具有重要影响。当ESHA与NAu-2分别加入S.oneidensis MR-1还原硝基苯,两者都能促进硝基苯还原,作用机理主要是腐殖酸的电子穿梭作用和粘土矿物还原产生的Fe(II)还原硝基苯。加入0.1 g/L NAu-2可以显著促进硝基苯还原,而加入1.0-5.0 g/L NAu-2促进效果大大减弱。高浓度NAu-2的生物还原反应与硝基苯的生物还原反应竞争电子。ESHA和NAu-2共存时同样能够促进MR-1还原硝基苯,但由于粘土矿物吸附腐殖酸导致游离腐殖酸浓度降低,且暴露在外可供利用的粘土矿物表面位点减少等多重原因,并未达到协同促进效果。ESHA和NAu-2共存条件下循环促进生物还原硝基苯,在三个周期内硝基苯去除率均达到80%,具有良好的重复使用效果。