بررسي و مقايسه كاهش زيستي آهن فريك ساختماني در كاني‌هاي نانترونيت، گيوتيت و هماتيت

Study and Comparison of Microbial Reduction of Structural Fe (III) in Nontronite, Goethite and Hematite

كاهش زيستي يك فرايند مهم است كه بر بسياري از ويژگي‌هاي كاني‌هاي آهن‌دار و چرخه بيوژيوشيميايي آهن در اكوسيستم‌هاي طبيعي تاثير دارد. اكسي‌هيدروكسيدها و فيلوسيليكاتهاي آهن‌دار دو منبع عمده آهن در خاكها، سنگها و ته‌نشستها بوده كه توانايي كاهش زيستي را در طول زمان دارا مي‌باشند. در اين مطالعه به بررسي و مقايسه فرايند كاهش زيستي در دو منبع عمده آهن (اكسيدها و فيلوسيليكاتها) در حضور باكتري Shewanella sp. پرداخته شد. به اين منظور آزمايشي با شانزده تيمار شامل كاهش زيستي گيوتيت، هماتيت و دو نوع نانترونيت با و بدون ناقل الكترون (AQS) و تيمارهاي شاهد (شامل تيمارهاي فوق بدون باكتري) با سه تكرار در قالب طرح كاملاً تصادفي انجام گرفت. نتايج آزمايش نشان داد كه كاهش زيستي در حضور AQS در كاني‌هاي گيوتيت، هماتيت و دو نوع نانترونيت افزايش يافت. درصد كاهش زيستي در حضور AQS به ترتيب در (NAu-2)، (NAu-1)، هماتيت و گيوتيت به 21، 9، 3 و 7/8 درصد رسيد. اين نتايج حاكي از آن بود كه زماني‌كه اكسيدهاي آهن (گيوتيت و هماتيت) و سيليكاتهاي آهن‌دار شكل غالب آهن فريك قابل دسترس در خاكها و ته‌نشستهاي زيرسطحي هستند، باكتري Shewanella sp. قادر به بقا و توليد مقادير چشمگيري از آهن دو مي‌باشد. نتايج همچنين نشان داد كه در شرايط يكسان كاهش زيستي (غلظت گيرنده و دهنده الكترون و تعداد مساوي سلول باكتري) اندازه و سطح ويژه كاني نقش كليدي در راندمان كاهش زيستي بازي مي‌كنند.

Microbial reduction is an important process that affects properties of ferric clay mineralas and iron biogeochemical cycling in natural environments. Oxyhydroxides and phyllosilicates are two major sources of iron in soils, rocks and sediments that potentially have ability to bioreduced over the time. In this study, comparison of bioreduction in two main sources of iron (oxides and phyllosilicates) in the presence of Shewanella sp was carried out. For this purpose an experiment was conducted under laboratory conditions in the form of a completely randomized design with 16 treatments and 3 replications. Treatments included bioreduction of goethite, hematite and two type of nontronite with and without electron transfer (AQS) and controls (all mentioned treatments in the absence of Shewanella sp). The results revealed that bioreduction in goethite, hematite and two type of nontronite increased in the presence of AQS. The extent of reduction in the presence of AQS was 21%, 9%, 3% and 8.7% in NAu-2, NAu-1, hematite and goethite respectively. These results have shown when iron oxides (goethite and hematite) and iron silicates are the dominant form of ferric iron in soils and subsurface sediments, Shewanella sp can survive and produce significant amounts of Fe(II). In the identical conditions of bioreduction (concentration of electron donor and acceptor and equal number of bacterial cell) size and surface area of mineral play an important role in efficiency of bioreduction.