土壤环境中有机碳与铁氧化物矿物,特别是无定型的水铁矿的联系十分紧密。微生物的还原作用会导致铁氧化物矿物矿相的改变并影响矿物有机物复合体的稳定性。然而,土壤中广泛存在的粘土矿物在这一过程中的影响仍知之甚少。在本实验中,一种土壤中常见的粘土矿物——钠蒙脱石(Swy-2)将作为一种模式矿物,参与到矿物有机物复合体的合成,以期获得不同钠蒙脱石含量的水铁矿-钠蒙脱石-有机物共沉淀体(Fh-x(Swy-2)-OM),利用土壤中常见的铁还原模式菌株地杆菌对其进行还原实验。通过多种技术手段对复合体表面结合有机质在生物还原过程中的变化进行测试。结果表明,钠蒙脱石在生物还原过程中起到了重要的作用,其外,地杆菌可以直接利用矿物有机物复合体上结合的有机质作为电子供体。由于钠蒙脱石的加入,菌体与矿物有机物表面的排斥力变大,且覆盖了可供生物体所利用的电子供体及电子受体,因而减缓的菌体的初始还原速率;但也减弱了还原过程产生的二价铁的钝化作用,抑制了次生矿物的产生,因此在还原过程的后期还原速率反而更高,总体反应程度也高于未加入钠蒙脱石的实验组。还原过程导致原本结合在矿物表面的有机碳还原性脱附,相较而言,含羧基、具有芳香族结构及大分子量的有机组分因其与矿物结合更为紧密,在还原过程中不容易脱附。此外,微生物源的有机碳也会在这一过程中贡献大量有机碳,不论在水溶液中亦或固体表面。这一实验提供了一个新的视角看待厌氧土壤环境中矿物有机物复合体上有机质的转变过程。