不同氮形态对土壤界面典型有机氯还原脱氯的影响机制

土壤界面有机氯还原脱氯转化与铁物种循环形成一个交互反应。氮的形态转化直接影响土壤中铁物种循环。因此，氮的形态转化可能影响土壤界面还原脱氯过程，构成"氮形态转化－铁物种循环－还原脱氯"交互反应体系。本项目将模拟土壤条件，研究不同形态氮（硝态氮和铵态氮）对土壤界面典型有机氯还原脱氯动力学的影响，定量研究氮形态转化、铁形态转化、活性铁物种氧化还原电位与有机氯的脱氯转化动力学常数之间的对应关系，分析土壤中氮形态转化与铁物种循环转化的相互影响，揭示土壤中氮形态转化对有机氯还原脱氯转化的影响机制。采用电化学阻抗方法测试不同氮形态对亚铁物种与有机氯之间电子转移速率的影响，揭示氮形态转化－铁物种循环－还原脱氯交互反应机制。为深入研究土壤养分循环、铁循环与土壤毒害污染物转化之间的关系提供科学依据，具有重要的土壤化学意义。

土壤界面有机氯还原脱氯转化与铁物种循环密切相关，而氮形态转化直接影响土壤中铁物种循环。因此，氮的形态转化可能影响土壤界面还原脱氯过程，构成"氮形态转化－铁物种循环－还原脱氯"交互反应体系。本项目主要研究内容与关键结果如下：（1）建立了土壤界面-氮物种-五氯酚交互反应体系，发现硝态氮对五氯酚还原降解有明显的抑制作用，铵态氮对五氯酚还原降解随浓度也存在抑制作用，但部分存在促进作用。（2）构建铁还原菌-铁氧化物-硝酸盐交互体系，发现铁还原菌对硝酸盐都具有较强还原作用，但是二者共存则互相抑制，这说明硝酸盐和铁氧化物存在明显的竞争作用。氧化铁的比表面积、可利用态铁、氧化铁结晶度对铁还原以及硝酸盐还原有一定的影响，且铁还原能力越强，对硝酸盐还原的抑制作用越强。探讨了铁还原与硝酸盐还原竞争的原因，即: (a) Fe(III)与硝酸盐作为竞争性电子受体；(b)细胞吸附态Fe(II)还原速率低于细胞直接还原速率导致硝酸盐还原受到抑制。（3）研究发现铁氧化物可以明显促进发酵型铁还原菌还原硝酸盐和产电的效率，基于铁氧化物的半导体性质，我们推测了在硝酸盐还原和电流产生的过程中铁氧化物介导了从微生物到硝酸盐和电极的电子传递的机制，并揭示了硝酸盐还原主要是厌氧反硝化和异化氨化过程。（4）研究华南水稻土中铁循环耦合硝态氮还原的生物化学过程，发现水稻土中存在微生物驱动的Fe(II)氧化耦合NO3-还原反应；红环菌科Rhodocyclaceae主要与硝酸盐依赖型Fe(II)氧化过程有关，而梭菌科Clostridiaceae主要与异化铁还原过程有关；红环菌科的Zoogloea和Azospira可能是NO3-还原耦合Fe(II)氧化过程中的主要功能微生物。总之，为深入研究土壤养分循环、铁循环与土壤毒害污染物转化之间的关系提供科学依据，具有重要的土壤化学意义。