腐败希瓦氏菌的铁还原过程强化研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

fe元素在地壳中含量丰富，通常以各种氧化物的形式存在，土壤中fe的生物化学转化与 c、s、n 和o的循环有着密切的联系,是能量和电子流动传递的重要途径之一。异化铁还原主要是微生物参与的还原过程，在该过程中，微生物利用 fe(iii)作为电子受体，氧化体内的基质(电子供体)，从而将 fe(iii)还原为 fe(ii)，而这一过程中所释放出来的能量被微生物所捕获用于自身的生长发育。

异化铁的还原，又称铁呼吸，是指微生物以胞外不溶性铁氧化物为末端电子受体，通过氧化电子供体耦联 fe(Ⅲ)还原，并从这一过程贮存生命活动所需的能量。铁的微生物还原可加速有机污染物的降解，如还原脱氯，有利于开发有机氯原位生物修复技术；还会影响其他金属的存在状态，如将可溶有毒的 cr(vi)还原为毒性较小不溶的 cr(Ⅲ)，通过沉淀将金属从地下水中移除。

2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容

异化铁还原过程是土壤和沉积物中fe(Ⅲ)还原的主要形式，已成为生物修复的重要手段，具有重要的生物地球化学意义。腐败希瓦氏菌作为异化铁还原的代表性微生物，广泛分布于土壤、水体等环境。本课题即以腐败希瓦氏菌为研究对象，通过外源添加各种导电介质、强化其异化铁还原过程，为其在环境领域的应用提供理论基础。其中，铁还原的影响因素主要为：

①电子供体对腐败希瓦氏菌铁还原过程的影响。通过设置四组实验，分别为空白对照（不加电子供体），添加丙酮酸钠、添加乳酸钠、添加乙酸钠并分别设置多个平行试验，实验期间通过测定丙酮酸、乳酸钠和乙酸钠的消耗情况，测定铁还原情况，测定菌液od值来确定电子供体对腐败希瓦氏菌铁还原过程的影响。

3. 研究的方法与步骤

3.1研究方法

实验研究法：通过设计空白对照和多组平行实验，并分别添加不同条件的电子供体、aqds、电子媒介核黄素，记录实验数据得出其对腐败希瓦氏菌铁还原过程的影响。

3.2研究步骤

4. 参考文献

[1] lu yang, hu shiwen, zhang hanyue, song qingmei, zhou wenjing, shen xinyue, xia di, yang yang, zhu huiyan, liu chongxuan. effect of humic acid on bioreduction of facet-dependent hematite by shewanella putrefaciens cn-32. science of the total environment, 2022, 849:157713

[2] hu shiwen, wu yundang, ding zecong, shi zhenqing, li fangbai, liu tongxu. facet-dependent reductive dissolution of hematite nanoparticles by shewanella putrefaciens cn-32. environmental science-nano, 2020, 7(9):2522-2531

[3] zuo hongyan, kukkadapu ravi, zhu zihua, ni shuisong, huang liuqin, zeng qiang, liu chongxuan, dong hailiang. role of clay-associated humic substances in catalyzing bioreduction of structural fe(iii) in nontronite by shewanella putrefaciens cn32. science of the total environment, 2020, 741:140213

5. 计划与进度安排

(1) 2024年2月1日~2024年2月20日 接受毕业设计任务书，查阅资料，翻译外文文献。

(2) 2024年2月21日~2024年3月5日 编写开题报告。

(3) 2024年3月6日~2024年5月17日 开展相关实验，编写毕业论文初稿。