温度、pH对非光合微生物菌群固碳效率的影响及其成因分析

CO2是主要的温室气体,也是地球上最丰富的碳源和可再生资源,本实验通过研究温度和pH对非光合固碳微生物固碳效率的影响,以期获得非光合固碳微生物适宜的固碳条件,并通过16SrDNA序列分析,研究了不同条件对固碳微生物群落结构的影响及其与固碳效率的相关性。结果表明,好氧／厌氧固碳微生物菌群生长的最适pH均在7左右。好氧固碳微生物菌群可在较大的温度范围（10℃-40℃）内良好生长,但其固碳速率在10℃左右时最高,之后微生物固碳速率随温度上升而下降,在40℃时,微生物固碳速率开始回升。厌氧时微生物的固碳效率随温度的变化情况与好氧时相似,但总体效果要比其在好氧时低20％～25％。由DGGE图谱及戴斯系数分析可得培养温度和pH对群落结构有显著影响,不同pH和温度条件下优势菌差异显著,这可能是固碳效率变化的重要原因之一。     

表层水体中典型小分子有机氮的光铵化反应

地表水体中溶解性有机氮(DON)向无机氮的光化学转化是氮循环的重要过程之一。本文以自然水体中典型小分子DON(如氨基酸、核苷酸、尿素等)为对象,通过检测不同条件下的光铵化速率,探究小分子DON的结构、光源及水质条件对其光铵化过程的影响。结果表明:模拟自然光下,含有芳香环结构的氨基酸可以发生不同程度光铵化反应,酪氨酸和色氨酸的光铵化速率最大,6 h转化率可达约50%,而尿素和核苷酸则无明显光铵化反应发生;自然光下,酪氨酸和色氨酸在缓冲液中发生明显光铵化反应,而自然水样中组氨酸和苯丙氨酸也可生成NH4+;可见光波段对DON的光铵化几乎没有贡献,说明DON的光铵化速率受光源与水质组分影响。分子结构也影响DON的光铵化反应,如组氨酸分子中的氮可以完全转化为NH4+,而一个色氨酸分子中则仅有一个氮原子可以发生转化。基于密度泛函理论计算发现,氨基酸光铵化速率与其分子轨道能隙值有较好的负相关性。系列实验表明了水体中DON光化学转化的复杂性,应当在氮循环、水质变化和生态环境的评估中得到重视。