第七章 微生物與生物地球化學(xué)循環(huán)之硫循環(huán)講解

微生物與生物地球化學(xué)循環(huán)之硫循環(huán)講授內(nèi)容1

硫循環(huán)概述2

微生物在硫循環(huán)各環(huán)節(jié)中的作用機(jī)理3

論文舉例有機(jī)物1.6×1010t海洋生物1.5×108t1

硫循環(huán)概述全球硫庫大氣SO?/H?S1.4×106t海

洋SO?2-

1.2×1015t巖石1.8×1016t陸地生物8.5×109t植物與微生物共有機(jī)理同化硫酸

鹽還原SO?2硫氧化作用(2)異化硫酸鹽還原異化性硫還原脫硫作用H?S自然界中的硫素循環(huán)硫氧化作用(1)生物體

有機(jī)硫火山爆發(fā)S同化硫酸鹽還原是指硫酸鹽被生物體吸收后還原成硫化物，最終以巰基形式固定在蛋白質(zhì)中L-

+

乙酸+H?OO-乙酰基-L-結(jié)氨酸硫化氫解兩硫氧還

原蛋白O-乙?；?L-絲氨酸2

微生物在硫循環(huán)各環(huán)節(jié)中的作用機(jī)理同化硫酸鹽還原亞硫酸鹽還

亞硫酸鹽原酶3NADPH+PAP+PSSPAMP-3-磷酸煙酰胺腺嘌呤二

核苷酸磷酸——

氧化性輔酶ⅡATPATP硫酸

化酶3'-磷酸腺苷-5'-

磷酰硫酸PS磷酸

激酶硫氧還

原蛋白還原性輔酶Ⅱ3NADP+)H?SPAPS還原梅三磷酸腺苷腺苷酰硫酸APS

+

PPi焦磷酸2RSHPAPSATP02.2

脫硫作用含巰基蛋白質(zhì)→硫化氫+其它脫硫作用是指蛋白質(zhì)或其它含硫有機(jī)物被分解而釋放硫化氫的過程其它類似現(xiàn)象：下水道臭

氣、廁所臭氣、

.....2

微生物在硫循環(huán)各環(huán)節(jié)中的作用機(jī)理發(fā)生環(huán)境：厭氧條件臭雞蛋海邊的海腥味：

海藻→二甲基硫酰丙酸 (DMSP

)——

細(xì)菌

的作用→二甲基硫醚XDMS)2.3

硫氧化作用(1)光能自養(yǎng)型細(xì)菌硫氧化作用是指

硫化氫或硫被氧

化成硫或硫酸的(2)化能自養(yǎng)型細(xì)菌2

微生物在硫循環(huán)各環(huán)節(jié)中的作用機(jī)理陽CO?+H?S-

光(CH?O)+S+H?OCO?+H?S(CH?O)+S+H?O菌硫磺細(xì)脫硫桿菌NO?+CaCO?CaSO4硫礦2.4

異化硫酸鹽還原作用

指硫或硫酸鹽作為電子受體還原

成硫化氫的生物2

微生物在硫循環(huán)各環(huán)節(jié)中的作用機(jī)理+8H+4H?+SO?→H?S+2H?O+2OH"脫硫弧菌3

論文舉例·

題

目：海岸鹽沼濕地土壤硫循環(huán)中的微生物及其作用1

海岸鹽沼濕地土壤中的硫

循環(huán)1.1

硫的存在形式存在狀態(tài)：氣態(tài)、溶解液態(tài)、固態(tài)化合物的類型：還原性無機(jī)硫(二硫化鐵、

一硫化鐵和元素硫等)、有機(jī)硫和硫酸鹽異化硫酸鹽還原異化性硫還原SH?S硫氧化作用(1)隨著潮汐海水中的硫酸鹽(SO?2-)進(jìn)入土壤的缺氧區(qū)域被還原為H?S

(異化)或有機(jī)硫

(同化),H?S

可以在土壤的有

氧區(qū)和缺氧區(qū)被氧化成硫酸

鹽，或者經(jīng)過一系列的反應(yīng)形

成二硫化鐵(FeS?)。向化硫酸鹽還原SO?2硫氧化作用(2)植物與微生

物共有機(jī)理脫硫作用生物體

有機(jī)硫1.2

硫循環(huán)Fe2+FeS1.3硫循環(huán)過程中微生物的作用一

、硫氧化微生物。主要有3

類：(1)無機(jī)化能自養(yǎng)細(xì)菌(如硫桿菌屬);(2)厭氧光合自養(yǎng)細(xì)菌(如綠硫細(xì)菌、紫硫細(xì)菌);(3)極端嗜酸嗜熱的古生菌類(如硫化葉菌)。二、

硫酸鹽還原菌(SRB)已鑒定的SRB

有19屬，其中優(yōu)勢類群：脫硫弧菌科和降硫細(xì)菌科脫硫弧菌科特點(diǎn)：能夠利用乳酸鹽、丙酮酸鹽等小分子有機(jī)酸鹽作

為電子供體獲得能量。降硫細(xì)菌科也能利用小分子有機(jī)酸鹽，還能夠利用醋酸鹽作為唯一

的碳源和電子供體1.4

SRB還原過程及影響因素(1)Cd、Zn

和Mo

等重金屬能夠抑制SRB

的還原作用(2)還原產(chǎn)物H?S

的濃度達(dá)到16mmol/L

時則會反饋抑制SRB

的生長(3)SRB

的還原能力與水草的根系分泌物有關(guān)(4)鹽濃度、

pH、

土壤有機(jī)質(zhì)和理化性質(zhì)等因素也影響SRB

的數(shù)量和活性：當(dāng)土壤中的鹽濃度<2.28%時SRB

可以正常生長，但>2.45%時則受到抑制；在厭氧條件下pH

為6.0~7.5時可以生長，但<5.5或>8時則不能生長；土壤中的乙醇、醋酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽、蘋果酸鹽等簡單脂肪酸和醇類通常是SRB

的良好碳源，但個別SRB

還能夠利用長鏈脂肪酸、烴類或

芳香化合物。1.5

硫氧化菌(SOB)SOB在土壤有氧區(qū)和缺氧區(qū)的交界面含量最高優(yōu)勢種群為硫桿菌屬、硫發(fā)菌屬、貝氏硫細(xì)菌屬、辮硫菌屬、硫微螺菌屬、卵硫菌屬、著色菌屬和綠菌屬等SOB

氧化的底物種類很多，包括單質(zhì)硫、硫化物、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽和各種多硫酸鹽，其氧化最終產(chǎn)物為硫酸鹽。1.6

鹽沼中硫氧化菌和硫還原菌的生態(tài)作用SRB

將土壤中的硫酸鹽還原為硫化物，除了約10%的硫化物可被金屬離子沉淀外，大部分再經(jīng)SOB

氧化而被植物吸收利用。