Окисление закисного железа в окисное
Восстановление окисного железа в закисное
Материалы и оборудование
Жидкая среда Ван-Дельдена, прибор, состоящий из склянки и резиновой пробки со стеклянной трубкой, проба ила, в котором происходит распад органических веществ, или проба воды из загрязненного водоема, вазелиновое масло, алюминиевые чайные ложки (шпатели фарфоровые или металлические). Микроскопы и все необходимое для микроскопирования; фарфоровые пластины с лунками или фарфоровые чашки, лимоннокислое железо.
9.2. Участие бактерий в превращении железа.
Железо поступает в биологический круговорот после мобилизации его из минералов и комплексных органических соединений железа, представленных в почве гуминовыми соединениями.
Если почва насыщена водой, в ней происходят процессы восстановления железа, приводящие к оглеению почвы.
Роль микроорганизмов в восстановлении железадвояка. Этот процесс может быть результатом:
1)накопления восстановленных продуктов (H2S, H2 и СН4), выделяющихся в процессе брожения и вступающих в реакцию с окисным железом;
2)непосредственного воздействия специфичной группы
микроорганизмов на окисное железо, имеющего для нее энергетическое значение, подобное тому, которое осуществляется при процессе денитрификации.
В среде, насыщенной атмосферным кислородом, закисное железо окисляется в окисное. Этот процесс осуществляется особой группой бактерий, называемых железобактериями.
Железобактерии имеют нитчатое строение и ведут прикрепленный образ жизни. В процессе жизнедеятельности, окисляя закисное железо в гидроксид железа (2FeCO3 + ½ О2 + ЗН2О = 2Fe(OH)3 + 2СО2), образуют охристые осадки, которые могут засорять водопроводные трубы при водоснабжении глубинными водами и дренажные системы, сооружаемые при осушении торфяно-болотных почв.
К железобактериям, образующим охристые осадки, относятся многие бактерии, но наиболее широкое распространение имеет Leptothrix ochraceae. Это нитчатый организм, состоящий из цепочки палочковидных клеток, окруженных трубчатым неветвящимся чехлом, пропитанным оксидом железа. Клетки часто выскальзывают из чехлов, поэтому в большинстве случаев чехлы бывают пустыми. Нити свободно плавают. В настоящее время считают, что L. ochraceae — миксотроф, так как наряду с закисным железом ему требуется в низкой концентрации глюкоза. Оптимум его развития при рН 7,0—7,5.
Для знакомства с железобактериями, образующими охристые осадки,можно заложить стёкла обрастания по методу Холодногов железистые водоемы на разные сроки (7, 15, 30 и более суток). С этой целью предметные стекла заделывают в пробку и опускают ее в водоем стеклами вниз. Просмотр таких стекол в раздавленной капле с иммерсионной системой позволяет обнаружить длинные желтоватые нити диаметром 2—3 мкм, принадлежащие Leptothrix ochraceae; иногда встречаются перекрученные ожелезненные нити Gallionella. При добавлении одной капли 10%-ной соляной кислоты под покровное стекло железо растворяется, а нити обесцвечиваются. После их обесцвечивания, сняв покровное стекло, наносят каплю желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]: в присутствии окисного железа образуется темно-синий осадок берлинской лазури.
Обработанный соляной кислотой препарат затем промывают водой, сушат, фиксируют и красят генцианом фиолетовым или эритрозином. При просмотре таких препаратов с иммерсионной системой внутри бесцветных нитей обнаруживаются ярко окрашенные клетки или цепочки клеток, вышедших из нитей.