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厌氧硝化存在吗?

已有 2824 次阅读 2019-8-21 12:53 |系统分类:科研笔记| 厌氧硝化, 氮循环, 无氧世界

厌氧硝化是指无分子氧参与的情况下,氨氮转化为亚硝酸盐或硝酸盐的生化过程。这个概念与厌氧环境的地球氮循环有关。我们知道,碳循环与氧循环密切相关,有氧情况下,光合作用把二氧化碳转化为有机物和氧,有氧呼吸作用把有机物分解为二氧化碳,形成完整循环;无氧环境中,产甲烷过程把有机物发酵为二氧化碳再转化为甲烷,甲烷营养菌把甲烷转为二氧化碳,也形成完整循环。

但是,观察已知的地球氮循环,就会发现一个问题:氨氮转化为亚硝酸盐或硝酸盐的硝化过程必须有分子氧,也就是必须有氧环境下。而厌氧环境下,氮循环是断开的。

疑问就出现了:有氧世界历史大约是6-8亿年,在这之前无氧世界历史长达30亿年。无氧世界的地球氮循环是什么样的?

一种可能是氮循环比较短,就发生氨氮与氮气之间,也就是固氮菌将氮气转化为氨氮,氨氮经过厌氧氨氧化过程转化为氮气。但是现有资料表明,厌氧氨氧化过程有两种,一种是需要亚硝酸盐作为电子受体,正统厌氧氨氧化;另一种电子受体是三价铁,也称为铁氨氧化。正统厌氧氨氧化需要解决亚硝酸盐的来源问题,回到初始问题本身。铁氨氧化则指向三价铁的来源与维持。厌氧环境,三价铁不稳定,且容易沉淀。作为补充来源可以,若作为主渠道,整个生态系统维持就不稳定了。也就是说,短的氮循环需要更强劲的氨氧化氮气的过程。

若要使现有氮循环完整,就必然存在厌氧环境下产生硝酸盐和亚硝酸盐的生化过程,也就是厌氧硝化。

但是厌氧硝化真的存在吗?

我们目前猜想它是产甲烷硝化。就是认为它和碳循环结合。

实验室做了2年探寻实验,至今一无所获。

探寻其存在迹象,就象侦探破案,需要想像力。

现有失败说明我们想像力不够。




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