好気性生物膜内における硫黄(S)のサイクルに関する研究

好氧生物膜中硫（S）循环的研究

基本信息

批准号：
08750661
负责人：
岡部聡
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750661/
关键词：
生物膜硫酸塩還元硫黄脱窒硫化化合物

项目摘要

本研究では、反応槽におけるSの物質収支によってのみでは解明できない生物膜内の硫黄(S)の循環を明らかにするために、生物膜内の硫酸塩還元活性、硫黄酸化活性及び代謝産物である硫化化合物の濃度分布を測定した。研究の結果、以下のような知見を得た。(1)硫酸塩還元細菌及び硫黄酸化細菌の細菌密度分布と存在的な活性度分布硫酸塩還元細菌(SRB)は好気性生物膜表面部に最も多く存在し(5×10^5 MPN/cm^3程度)、膜深さ方向に減少した。硫黄酸化細菌も生物膜全体に一様に分布していた。硫酸塩還元活性は表層部ではほとんど検出されなかったが、表層部から徐々に増加し中層部(膜表面から300μm程度)で最大値(30μm/cm^3/h)を示した。膜表面でSRB菌体密度が高いにもかかわらず活性が低い原因は、表層部では溶存酸素(DO)濃度が高くSRB活性が抑制されているためと考えられる。膜深部でSRB活性は有機物律速のため再び低い値を示した。一方、硫黄脱窒細菌(SDB)活性は膜全体で一様に認められたが深部で最も高い値を示した。膜深部ではDO濃度が低くNO_3,H_2S濃度が比較的高く、SDBの増殖に有利であったと考えられる。(2)生物膜内の硫化化合物(S^0,FeS及びFeS_2)の濃度分布の測定生物膜厚が一定となった実験開始から30日目の生物膜内の硫化化合物(S^0,FeS及びFeS_2)の濃度分布を測定した。S^0はFeS及びFeS_2に比較して、膜全体に30μmol-S/cm^3程度蓄積していた。これは硫酸塩還元活性により生成されたH_2Sの生物化学的酸化に起因するものと思われる。FeSはSRB活性の高かった膜表面から250μm付近で著しいピークを示し、表層部及び深層部では検出されなかった。以上の結果をまとめると、好気性生物膜内にも絶対嫌気性細菌であるSRBが存在すること、また測定された硫化化合物の濃度分布とSRB及びSDBの活性度分布との間には良い相関関係が見られたことから500μm程度の好気性生物膜内にの硫黄循環が存在することが明らかとなった。

在这项研究中，为了澄清生物膜内硫的循环，不能通过反应血管中S的质量平衡来解释，硫酸盐还原活性，硫酸盐氧化活性以及硫化物化合物的浓度分布，这些化合物是代谢物的。研究结果显示了以下发现：（1）细菌密度分布以及硫酸盐还原细菌和硫酸盐氧化细菌的存在。硫酸盐还原细菌（SRB）在有氧生物膜表面（大约5×10^5 mpn/cm^3）上最常见，并且在膜深度方向下降。在整个生物膜中也均匀地分布硫化细菌。尽管在表面层中几乎未检测到硫酸盐还原活性，但它从表面层逐渐增加，最大值（30μm/cm^3/h）在中层显示（距膜表面约300μm）。尽管膜表面上的SRB细胞密度很高，但其活动的原因很低，这被认为是由于表面层中高浓度的溶解氧（DO）造成的并抑制了SRB活性。在膜的深部分，由于有机速率极限，SRB活性再次较低。另一方面，在整个膜上均匀地观察到硫硝化细菌（SDB）活性，但其深度最高。 DO浓度在膜的深部位较低，NO_3和H_2S浓度相对较高，因此对SDB的生长有利。（2）测量生物膜中硫化物化合物的浓度分布（S^0，FES和FES_2）在实验开始后30天，生物膜厚度恒定时，生物膜在生物膜中硫化物化合物（S^0，FES和FES_2）的浓度分布。与FES和FES_2相比，S^0在整个膜中累积了约30μmol-S/cm^3。这似乎是由于硫酸盐还原活性产生的H_2s的生化氧化。 FES从膜的表面大约250μm处显示出明显的峰值，在SRB活性很高，在表面和深层中未检测到。总结上述结果，很明显，有氧生物膜中也存在一种绝对厌氧菌的SRB，并且在测量的硫化物化合物分布与SRB和SDB的活性分布之间存在良好的相关性，在大约50000°M的Oliobic Biofilm of Oliobic Biofilm中导致了硫酸和SDB的活性分布。