王 倩，李 杰

(蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

1 引言

2 Feammox體系中反應(yīng)機(jī)理的探索

圖1 Fe(Ⅲ)還原耦合于氧化和厭氧氨氧化過程(本圖引自文獻(xiàn)[10])

3 鐵元素對(duì)Feammox的影響

3.1 Fe(Ⅲ)含量

3.2 鐵還原菌豐度

作為一種典型的異化鐵還原微生物，鐵還原菌能利用各種電子供體在細(xì)胞外將Fe(Ⅲ)還原[5,19]。2015年，Li等[4]；2016年，Zhou等[20]的研究中均指出鐵氨氧化效率與鐵還原菌的豐度顯著相關(guān)。同年，Peng等[21]通過測(cè)定4種不同土壤性質(zhì)的鐵還原菌的組成，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)類群(即占全部序列大于等于5%)為變形桿菌類；且在屬水平上，具有較好的代表性的鐵還原菌為布氏桿菌屬、假單胞菌屬、伯克霍爾德氏菌屬、營(yíng)養(yǎng)狹小單細(xì)胞菌屬和孢子菌屬。丁幫璟[15]等在河岸帶4個(gè)土壤層中均發(fā)現(xiàn)地桿菌屬(Geobacter)和厭氧黏細(xì)菌(Anaeromyxobacter)。且在5～10cm的土壤層，鐵還原菌(Geobacter和Anaeromyxobacter)的豐度明顯高于其它厚度的土壤層，而其鐵氨氧化速率也顯著高于其它土壤層，這表明鐵還原菌的豐度與鐵氨氧化速率呈顯著相關(guān)關(guān)系。

4 Feammox在生態(tài)系統(tǒng)中的發(fā)展

4.1 Feammox在水稻土中的發(fā)展

2014年，朱永官等[3]在稻田土壤中首次發(fā)現(xiàn)了鐵氨氧化過程的存在，且主要產(chǎn)物為N2，并估算出該過程流失的氮約占3.9%～31.0%的施用氨肥量。隨后在2015年，朱永官等[22]通過研究對(duì)稻田土壤進(jìn)行長(zhǎng)期施氮帶來(lái)的異化鐵還原微生物的影響，發(fā)現(xiàn)氮肥的長(zhǎng)期實(shí)施能促進(jìn)水稻土中Fe(Ⅲ)的還原和氮素的流失，這說明了氮肥的實(shí)施促進(jìn)了水稻田鐵氨氧化反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而使氮素在水稻田中得到有效利用。2019年，易博等[17]基于鐵氨氧化反應(yīng)速率進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)不施肥土壤中鐵氨氧化過程造成的氮素流失比施肥土壤中的氮素流失大約多出5倍。2021年，丁幫璟團(tuán)隊(duì)[23]從鐵氨氧化與傳統(tǒng)的氮素流失過程(包括反硝化和厭氧氨氧化)進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)在20～40 cm的稻田土層中，鐵氨氧化造成的氮損失高達(dá)26.1%，這為水稻土中的氮素循環(huán)做出了極大貢獻(xiàn)。

4.2 Feammox在河岸帶中的發(fā)展

4.3 Feammox在濕地中的發(fā)展

5 結(jié)論與展望

鐵氨氧化反應(yīng)過程實(shí)現(xiàn)了鐵和氮兩大循環(huán)的耦合，具有十分重大的意義。鐵氨氧化的首次發(fā)現(xiàn)更是促進(jìn)和推動(dòng)了微生物主要介導(dǎo)的鐵、氮循環(huán)的研究，為我們理解地表氮損失提供了新思路，并逐漸成為全球氮循環(huán)研究必不可少的一個(gè)組成部分。但由于它在對(duì)微生物的研究上進(jìn)展較晚，缺乏對(duì)特定微生物作用機(jī)理的研究。因此，在研究原理和方式上，很難與穩(wěn)定同位素探針技術(shù)或高通量測(cè)序等常見手段相結(jié)合進(jìn)行縱向探究，存在著一定的局限性。此外，已有研究表明，增加鐵濃度可以提高Feammox菌的豐度，但大多都是基于其在土壤環(huán)境中的研究，而對(duì)廢水環(huán)境中Feammox菌的富集研究甚少，今后應(yīng)更多關(guān)注廢水環(huán)境中Feammox菌的富集。最后，如何從微觀尺度出發(fā)，探究鐵氨氧化在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，還需要物理、化學(xué)、微生物等多種學(xué)科的交叉研究。