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研究生文献阅读综述报告 姓名：李敬杰 学号：2009642014 层次：硕士研究生 专业：环境工程 学院（中心、所）：环境与资源学院 选题题目：微生物异化还原Fe(III) 耦合氧化BTEX研究 文献阅读综述： 地球化学、生物地球化学作用对污染的地下环境具有进行自然修复的功能，特别是铁的生物地球化学作用对地下环境中污染物的衰减起着重要作用。地下环境中蕴藏着大量的Fe(III)矿物，在异化Fe(III)还原微生物的作用下，Fe(III) 被还原为Fe(II)，同时能够促进自然条件下难降解的有机污染物如苯、甲苯等的氧化降解，对BTEX污染场地的自然和工程修复具有重要意义。微生物异化还原Fe(III)及其在污染治理中的应用已受到人们的关注，特别是对有机物污染的治理。在土壤、水域沉积物及地下水环境中，微生物异化作用下的Fe(III)对有机污染物的氧化反应引起了人们的关注, 其在“污染环境”原位修复中的潜在作用也逐渐引起国内外广大研究者的兴趣。 国外研究现状： 苯比较稳定不容易被降解，Robert T. Anderson早期对石油污染的含水层铁还原带中苯的厌氧氧化做了一定的研究，结果表明厌氧条件下Fe(III)异化还原耦合苯的氧化降解能够有效去除石油污染含水层中大量的苯污染物。 Villatoro-Monzon W R等人研究以Mn(IV) 和Fe(III)交替为最终电子受体厌氧生物降解BTEX，其中Mn(IV) 、Fe(III)氧化物均在实验室制备。结果表明，微生物还原Mn(IV)能够产生更多的能量，BTEX降解率更高些。在Mn(IV)还原条件下，苯的降解率更高；Fe(III)为最终电子受体时，乙苯生物降解率最高，苯很难被降解，甲苯、二甲苯降解速率相似。 Lovley D R等人研究表明厌氧环境中Fe(III)矿物体系中添加电子梭物质后能够促进苯、甲苯的氧化降解。 Nicole B. Tobler等人对微生物异化还原Fe(III)协同甲苯的氧化及4-硝基苯乙酮的还原展开研究，结果表明，在缺氧环境条件下，Geobacter metallireducens微生物通过异化还原Fe(III)将甲苯氧化成CO2，同时形成的矿物表面Fe(II)还原 4-硝基苯乙酮，并且只有当Fe(II)结合在Fe(III)氧化物表面，成为表面Fe(II)时4-硝基苯乙酮的还原才能有效地进行。从此研究结果可推出，存在Fe(III)矿物的土壤及沉积物缺氧环境中，微生物氧化及非生物还原作用能够同时衰减不同类的有机污染物。 牲畜产生的粪便以肥料形式应用到土地中从而使大量的生物抗菌剂释放到土壤中，但是对于抗菌剂在土壤及生物地球化学环境中的转化机理研究较少。Jessica L. Mohatt等人对微生物异化还原Fe(III)耦合降解抗菌剂磺胺甲恶唑进行研究，结果表明，微生物抗菌剂磺胺甲恶唑在土壤中不同的最终电子受体包括氧还原、硝酸盐还原、Fe(III)还原、硫酸盐还原环境条件下均能得到降解，但在Fe(III)还原条件下磺胺甲恶唑降解的最快，1d时间内降解率达到95%以上。在Fe(III)还原条件下磺胺甲恶唑能够快速的转化降解是由于微生物异化还原Fe(III)过程中产生的Fe(II)吸附在Fe(III)矿物表面，对磺胺甲恶唑进行非生物作用的还原降解，并且磺胺甲恶唑的降解速率取决于Fe(II)在悬浮态针铁矿上的吸附程度。 John F. Kenneke等人就Fe(III)及SO42-还原体系做了关于一氯甲烷还原脱卤的反应的分析。微生物在还原Fe(III)矿物时，会产生溶解性的Fe(II)及大量的次生Fe(II)矿物如菱铁矿(FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)、蓝铁矿[Fe3(PO4)2]，Fe(III)及SO42-同时存在的还原体系中会产生(FeS)、(Fe3S4)、(FeS2)，这些通过微生物还原作用而滋生的不同形态的铁、硫化矿物，均能够促进卤代脂肪烃的还原，在Fe(III)及SO42-这两种还原体系中，由微生物还原产生吸附在Fe(III)矿物表面的[Fe(II)ads]是厌氧环境下的主要还原剂。 Aaron G B等人研究微生物还原水和铁矿物降解六氢-1,3,5-三硝基-1,3,5-三嗪（RDX），该研究对水和铁矿物生物还原过程中产生的次生铁矿进行矿物学表征（包括表面积、粒径等），并通过测定RDX的降解速度及降解程度对次生铁矿的活性进行定量分析，最后比较矿物演化及其活性来更好的理解生物地球化学作用对污染物转化速率的影响。 Thomas B等人研究水和铁矿及蒽醌-2,6-二磺酸（AQDS）对革兰氏阳性发酵菌还原转化三硝基甲苯（TNT）的影响，结果发现在只有水和铁矿