成果名称: 微生物—矿物相互作用机制及其环境效应
完成单位: 广东省生态环境技术研究所
主要人员: 刘同旭
介绍:

    1. 课题来源与背景: 课题来源:广东省自然科学基金-杰出青年项目、微生物—矿物相互作用机制及其环境效应(2014A030306041)。 课题背景:矿物和微生物是微生物驱动的土壤化学过程的两个核心要素,矿物—微生物间的电子传递动力学与热力学是破解元素生物地球化学循环机制的重要途径,具有重要的科学价值。

     2. 研究目的与意义: 申请人以铁循环微生物(异化铁还原与亚铁氧化)、含铁矿物/离子、电子穿梭物质为切入点,围绕微生物驱动的土壤化学过程这个核心科学问题,系统研究了微生物外膜蛋白、矿物和电子穿梭物质介导的电子传递机制,具有重要的土壤化学与环境地球科学意义。

    3. 主要论点与论据: (1)活菌外膜蛋白:建立了活菌外膜蛋白含量与氧化还原状态测试新方法,阐明了外膜蛋白介导的电子传递动力学机制,进一步建立了硝酸盐还原耦合亚铁氧化的机理模型,定量评估了微生物-化学耦合过程的重要性。 (2)矿物-水界面:阐明了氧化铁与阳离子间的表面络合及电子传递机制,提出并验证了导带能级介导的微生物-矿物间电子传递机制。 (3)电子穿梭体:发现了电子穿梭体促进生物膜形成进而加速电子传递,阐明了微生物-穿梭体-矿物间电子传递的热力学机制。从分子尺度上可促进土壤化学、微生物学、地球化学的交叉发展。

     4. 创见与创新:主要特色是,分子尺度上将微生物过程与化学过程紧密结合起来,可促进土壤化学、微生物学、地球化学的交叉发展。围绕微生物驱动的土壤化学过程这个核心科学问题,系统研究了微生物外膜蛋白、矿物和电子穿梭体介导的电子传递机制。

     5. 社会经济效益,存在的问题: (1)基于本研究的成果,开发铁循环材料与技术,对于稻田重金属污染修复具有广泛的应用前景。 (2)国内外该领域近期因为活菌外膜测试方法进展较慢,导致对于活菌体系反应机制尚未取得显著突破。本项目前期研究已经获得显著进展,解决了活菌外膜蛋白动力学快速变化的测试难题。

    6. 历年获奖情况:共获得个人及团体奖励7次。个人奖包括第十五届广东省丁颖科技奖、中国土壤学会优秀青年科技奖。作为主要成员获得,大北农科技奖环境工程奖、广东省技术发明一等奖、中国专利优秀奖、广东省专利金奖、广州市科技进步一等奖等。

批准登记号:
登记日期: 2019-08-22
研究起止时间: 2015-01-01至2018-12-20
所属行业: 水利、环境和公共设施管理业
所属高新技术类别: 环境保护
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2019-06-14