2019年中国土壤学会土壤环境专业委员会、土壤化学专业委员会联合学术研讨会

2019-07-21

中国重庆

[目的]胞外聚合物(EPS)是土壤细菌在其生长和代谢过程中不断产生的高度水合的聚合物,是微生物生命的基础,为化学反应发生、营养物质摄取和抗环境压力(如污染物、盐度和干旱)提供理想的环境。EPS本身作为一类微生物衍生的有机质,越来越多研究指出其是土壤中稳定有机质的重要组成部分,然而,目前仍不清楚哪些EPS组分可以通过吸附或共沉淀形式在铁矿物表面发生选择性保留。[方法]基于固液相元素分析、复合体结构表征、X射线光电子能谱(XPS)、近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合二维相关分析(2D-COS)等技术,本研究从多层面探讨水铁矿结合方式(吸附和共沉淀)对EPS的选择性固持。[结果] EPS加入不改变水铁矿作为复合体主要矿物相,但显著增加了复合体粒径。初始C/Fe摩尔比>1时,复合体产生明显分馏差异,共沉淀能固定更多EPS-C,吸附则会相对富集EPS-N,共沉淀更近乎完全固持EPS-PAXPS结果表明,吸附复合物表面优先富集蛋白质组分,而共沉淀物表面更易累积多糖组分。NEXAFS结果表明,含羧基组分在吸附过程中选择性结合,脂肪类和多糖组分却在共沉淀过程中相对保留。以浓度作为外部扰动条件,2D-FTIR-COS揭示了EPS在吸附过程中官能团结合顺序为酰胺IIC-N→酰胺IC=O→多糖C-O-C,而在共沉淀过程中则相反。[结论]本研究结果表明了水铁矿结合方式对EPS组分选择性固持起着重要作用,研究结果对阐明细菌胞外聚合物在土壤稳定有机质中的贡献程度具有重要意义。