在接近中性pH条件下，三种生理类型的微生物铁氧化反应可以发生，即微需氧铁(II)氧化、厌氧硝酸盐依赖性铁(II)氧化以及厌氧光合铁(II)氧化。我们在不同的实验设置中研究这三种微生物铁(II)氧化，以确定微生物铁(II)氧化在地球化学铁循环中的作用。其他研究则聚焦于锰(II)氧化细菌在沙基砷水过滤器中的作用，以确保去除饮用水中的砷。不同实验设置中的氧气监测通过康济尔公司提供的化学光学传感膜（SF-PSt3）进行。这些传感膜粘贴在不同实验容器的内表面，并通过聚合物光纤从外部读取数据，使用Fibox 3或OXY-4 mini残氧分析仪。这种非侵入式操作原理和传感器小巧的尺寸，使我们能够在不干扰实验或产生实验伪影的情况下进行氧气测量。本文展示的实例显示了这些传感器在不同地球化学应用中的多种应用机会。
在连续培养器中培养铁(II)氧化细菌
我们目前正在连续培养器中培养硝酸盐依赖性和光合铁(II)氧化细菌，以分析这些生物体的生理特征。在这些培养中，严格维持无氧条件至关重要。否则，铁(II)会在氧气作用下发生非生物氧化，这将干扰微生物铁(II)氧化速率的测定。在这一实验设置中，使用康济尔科技提供的非侵入式传感器进行气相和液相中的氧气浓度测量具有优势，因为这样可以避免在培养容器中引入额外的表面，避免产生实验伪影。
在人工沉积物柱中培养铁(II)氧化细菌
我们小组研究的许多铁(II)氧化细菌是从海洋或淡水沉积物中分离出来的。因此，我们使用人工沉积物柱来培养光合、硝酸盐依赖性和微需氧铁(II)氧化细菌的混合群落。沉积物柱中的条件模拟了细菌的自然栖息地，并提供了沉积物中光照、氧气和溶解铁(II)的梯度。在这些实验中，关键在于建立一个能够测量沉积物中氧气梯度的实验设置，要求具有较高的空间分辨率，并且不干扰沉积物或引入额外的孔隙空间。我们实验中使用的氧敏感薄膜能够承受反复高压灭菌、冷冻至-80°C以及使用4%的盐酸清洗沉积物柱，这在我们的应用中是必需的。
微需氧铁(II)氧化细菌的铁(II)氧化速率测定
在中性pH和低氧浓度（约50 µM）条件下，微需氧铁(II)氧化细菌能够与氧气引起的非生物铁(II)氧化竞争。在研究这些细菌的铁(II)氧化速率时，提供较低但仍足够的氧气浓度至关重要，以最小化氧气对铁(II)的非生物氧化。我们计划通过微型生态系统（含有石英砂）来测定来自海洋滨海沉积物的富集培养中微需氧铁(II)氧化细菌的铁(II)氧化速率。培养条件旨在模拟细菌的自然栖息地，其中沉积物中的氧气浓度由扩散控制。由于需要在微型生态系统中维持正确的、相对较低的氧气浓度，因此在这些实验中，使用OXY-4 mini传感器和氧气计的非侵入式氧气监测方法至关重要。
锰(II)氧化细菌在沙基砷饮用水过滤器中的作用
在越南的农村地区，家庭沙滤器被用于去除污染地下水中的砷、铁和锰，以确保安全的饮用水供应。红河三角洲地区家庭使用的沙滤器由两个水箱组成。上部水箱填充了当地可得的沙子，泵送的地下水从沙面渗透并经过水箱底部。过滤后的水通过水箱底部的孔或前端的排水口进入储水池。这些过滤器通过与铁(II)的共氧化以及与形成的铁(II)（氧氢）氧化物的吸附或共沉淀作用，将有毒的砷固定下来。不幸的是，至今尚未找到能够作为砷去除的普遍指示物。锰是一个有前景的候选物，可以用作水中砷去除的指示物。锰(IV)氧化物作为氧化剂对铁(II)和砷(III)起作用。当水中的铁(II)和砷(III)存在时，锰(IV)会被还原为锰(II)。如果砷(III)和铁(II)在上层沙子中被去除，锰(IV)氧化物会在沙滤器的底部形成稳定的棕色层。然而，我们发现，在某些情况下，即使水中的几乎所有砷已被去除，仍然会观察到锰(IV)氧化物还原和锰(II)的动员。因此，我们得出结论，沙子的颜色不能作为砷去除的可靠指示物。我们将识别在何种地球化学条件下，锰(II)氧化细菌能够形成锰(IV)层，从而确保饮用水中砷的去除。我们使用充沙的玻璃柱作为家庭沙滤器的实验室模型，研究锰(II)氧化细菌的作用。附着在玻璃壁上的氧敏感薄膜被用于测量由微生物活动引起的氧气耗竭，并记录柱深度中的变化。
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