在接近中性pH條件下，三種生理類型的微生物鐵氧化反應可以發生，即微需氧鐵(II)氧化、厭氧硝酸鹽依賴性鐵(II)氧化以及厭氧光合鐵(II)氧化。我們在不同的實驗設置中研究這三種微生物鐵(II)氧化，以確定微生物鐵(II)氧化在地球化學鐵循環中的作用。其他研究則聚焦于錳(II)氧化細菌在沙基砷水過濾器中的作用，以確保去除飲用水中的砷。不同實驗設置中的氧氣監測通過康濟爾公司提供的化學光學傳感膜（SF-PSt3）進行。這些傳感膜粘貼在不同實驗容器的內表面，并通過聚合物光纖從外部讀取數據，使用Fibox 3或OXY-4 mini殘氧分析儀。這種非侵入式操作原理和傳感器小巧的尺寸，使我們能夠在不干擾實驗或產生實驗偽影的情況下進行氧氣測量。本文展示的實例顯示了這些傳感器在不同地球化學應用中的多種應用機會。

在連續培養器中培養鐵(II)氧化細菌

我們目前正在連續培養器中培養硝酸鹽依賴性和光合鐵(II)氧化細菌，以分析這些生物體的生理特征。在這些培養中，嚴格維持無氧條件至關重要。否則，鐵(II)會在氧氣作用下發生非生物氧化，這將干擾微生物鐵(II)氧化速率的測定。在這一實驗設置中，使用康濟爾科技提供的非侵入式傳感器進行氣相和液相中的氧氣濃度測量具有優勢，因為這樣可以避免在培養容器中引入額外的表面，避免產生實驗偽影。

在人工沉積物柱中培養鐵(II)氧化細菌

我們小組研究的許多鐵(II)氧化細菌是從海洋或淡水沉積物中分離出來的。因此，我們使用人工沉積物柱來培養光合、硝酸鹽依賴性和微需氧鐵(II)氧化細菌的混合群落。沉積物柱中的條件模擬了細菌的自然棲息地，并提供了沉積物中光照、氧氣和溶解鐵(II)的梯度。在這些實驗中，關鍵在于建立一個能夠測量沉積物中氧氣梯度的實驗設置，要求具有較高的空間分辨率，并且不干擾沉積物或引入額外的孔隙空間。我們實驗中使用的氧敏感薄膜能夠承受反復高壓滅菌、冷凍至-80°C以及使用4%的鹽酸清洗沉積物柱，這在我們的應用中是必需的。

微需氧鐵(II)氧化細菌的鐵(II)氧化速率測定

在中性pH和低氧濃度（約50 µM）條件下，微需氧鐵(II)氧化細菌能夠與氧氣引起的非生物鐵(II)氧化競爭。在研究這些細菌的鐵(II)氧化速率時，提供較低但仍足夠的氧氣濃度至關重要，以最小化氧氣對鐵(II)的非生物氧化。我們計劃通過微型生態系統（含有石英砂）來測定來自海洋濱海沉積物的富集培養中微需氧鐵(II)氧化細菌的鐵(II)氧化速率。培養條件旨在模擬細菌的自然棲息地，其中沉積物中的氧氣濃度由擴散控制。由于需要在微型生態系統中維持正確的、相對較低的氧氣濃度，因此在這些實驗中，使用OXY-4 mini傳感器和氧氣計的非侵入式氧氣監測方法至關重要。

錳(II)氧化細菌在沙基砷飲用水過濾器中的作用

在越南的農村地區，家庭沙濾器被用于去除污染地下水中的砷、鐵和錳，以確保安全的飲用水供應。紅河三角洲地區家庭使用的沙濾器由兩個水箱組成。上部水箱填充了當地可得的沙子，泵送的地下水從沙面滲透并經過水箱底部。過濾后的水通過水箱底部的孔或前端的排水口進入儲水池。這些過濾器通過與鐵(II)的共氧化以及與形成的鐵(II)（氧氫）氧化物的吸附或共沉淀作用，將有毒的砷固定下來。不幸的是，至今尚未找到能夠作為砷去除的普遍指示物。錳是一個有前景的候選物，可以用作水中砷去除的指示物。錳(IV)氧化物作為氧化劑對鐵(II)和砷(III)起作用。當水中的鐵(II)和砷(III)存在時，錳(IV)會被還原為錳(II)。如果砷(III)和鐵(II)在上層沙子中被去除，錳(IV)氧化物會在沙濾器的底部形成穩定的棕色層。然而，我們發現，在某些情況下，即使水中的幾乎所有砷已被去除，仍然會觀察到錳(IV)氧化物還原和錳(II)的動員。因此，我們得出結論，沙子的顏色不能作為砷去除的可靠指示物。我們將識別在何種地球化學條件下，錳(II)氧化細菌能夠形成錳(IV)層，從而確保飲用水中砷的去除。我們使用充沙的玻璃柱作為家庭沙濾器的實驗室模型，研究錳(II)氧化細菌的作用。附著在玻璃壁上的氧敏感薄膜被用于測量由微生物活動引起的氧氣耗竭，并記錄柱深度中的變化。

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