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1.
微生物作用下玄武岩的溶解: 粘附作用和温度的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
使用透析的方法,设计实验探讨了多粘芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)的粘附对玄武岩中矿物溶解的影响,同时通过改变实验温度,探讨了岩石的微生物溶解与温度的关系.10 d的实验结果表明,在30 ℃条件下,细菌P. polymyxa及其代谢产物对玄武岩的溶解有显著促进作用,加速了橄榄石中Mg、Fe、Mn的溶出及辉石和长石中Ca、Al的溶出,而在5℃条件下,这种促进作用不明显.细菌及其代谢物的粘附能加速Mg、Fe、Mn的溶出,抑制Ca的溶出,这种不同的影响与两组元素的溶出机制不同,且粘附对各溶出机制的影响也不同有关,Al的溶出受粘附作用的影响较小.低温条件下,粘附作用对玄武岩中各元素的溶出基本无影响. 相似文献
2.
不同温度、羧酸溶液中长石溶解模拟实验 总被引：24，自引：2，他引：22
报道了在100℃、140℃下微斜长石在不同羧酸溶液中的溶解实验数据。通过实验表明1)反应温度增高,可增强溶液中阳离子的活性和迁移性,加快长石溶解的反应速率,促进长石的溶解。2)在强酸性条件下,pH值的变化可影响长石的溶解。但在中等酸性条件下,pH值对长石的溶解影响很小。3)羧酸(乙二酸)可不同程度地促进长石溶解,可通过形成乙二酸络合物的形式,增加离子在溶液中的溶解度。但乙酸络合物的作用不明显。长石溶蚀导致岩石孔隙度变大,并且改善孔喉性质。同时,由于乙二酸络合物的存在,增加了Si在溶液中的溶解度,阻止了石英加大和其它成因SiO2的生成,有利于次生孔隙和原生孔隙的保存。4)长石溶解使溶液中Al的浓度较高,但由于铝-羧酸络合物的亲油性比亲水性强,故有一部分Al被分配到油相中,这也是目前大多数油田水中Al浓度偏低的主要原因。 相似文献
3.
解钾细菌对西北干旱地区不同硅酸盐矿物的解钾效应研究 总被引：3，自引：0，他引：3
为了开发西北干旱地区土壤潜在肥力并提高土壤水分利用效率,笔者以解钾细菌为供试菌种,西北干旱地区代表性土壤矿物钾长石和伊利石为供试基质,采用实验室培养的方式,研究不同水分和接菌浓度条件下解钾细菌对土壤矿物的解钾效应,并通过傅里叶变换红外光谱、透射电镜和能谱分析技术探究解钾细菌对矿物形貌和结构成分的影响。结果表明,解钾细菌对钾长石和伊利石均有显著的解钾效应,该作用受水分、接菌浓度因素影响显著。钾长石最佳接菌量15%、最佳含水量70%;伊利石最佳接菌量20%、最佳含水量70%。钾长石受解钾细菌作用发生溶蚀,K含量降低,Si/Al降低,说明解钾细菌不但可以释放钾长石中的钾元素,还可溶出Si元素并用以自身的生长需求。伊利石受解钾细菌作用层间电荷降低,铝氧八面体中2价阳离子释放,层间电荷降低,造成层间K+离子和吸附水的释放。伊利石傅里叶变换红外光谱曲线显示K元素的释放与层间水分子的释放有关。因此,进一步研究解钾细菌作用下的土壤粘土矿物Si、Fe等元素的迁移,以及层间K元素与层间水分子的相互作用具有重要的生态意义。 相似文献
4.
低温碱性溶液中微纹长石溶解性质研究 总被引：12，自引：0，他引：12
对微纹长石在碱性溶液中的溶解过程及表面特征变化规律进行实验研究，温度为60℃，实验溶液分别为NaOH(pH≈8)、Na2CO3，[ρ(Na^ )=26μg／mL]和NaCl溶液，利用X射线光电子能谱(XPS)和ICP-MS测定实验前后微纹长石的表面特征及实验溶液成分变化，结果表明，随着pH值升高，微纹长石的溶解性增强；微纹长石的溶解不是被单一反应模式所控制，而是在表面控制(surface-conrtolled)、扩散控制(diffusion-controlled)和次生物相形成三种过程交替进行的结果。碱性溶液中长石表面反应分三个步骤：H^ 与长石表面碱性阳离子交换反应；OH^-联合已进入长石架状结构内部空隙，具较大结合能的Al-O键逐步破裂，并生成铝的水解产物而溶出；表面形成富Si的络合物。 相似文献
5.
在表生条件下,氧化亚铁硫杆菌的参与能够有效促进黄铜矿的氧化分解,前人研究认为微生物对黄铜矿的溶解有直接和间接作用,但相对贡献仍存在争议。利用透析膜将细菌和黄铜矿隔离,模拟对比了黄铜矿与氧化亚铁硫杆菌不接触和直接接触时的溶解行为。利用等离子光谱(ICP-AES)测定两种实验条件下溶液中Cu2+离子的浓度变化,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了两种条件下黄铜矿表面特征的变化和次生产物特征。实验发现在两种模式下,氧化亚铁硫杆菌均不同程度提高了黄铜矿的溶解速率;直接接触模式比非接触模式对黄铜矿氧化分解的促进作用更显著。 相似文献
6.
针对自然降尘进行的物相、成分分析表明该降尘的物相组成非常复杂,以石英、方解石、钠长石、白云石、云母为主要物相成分。为探讨降尘中矿物在有机酸中的溶解情况,进一步揭示其对人体的危害程度。本文以西宁降尘为研究对象,并选择柠檬酸为代表有机酸,分别用XRD、FTIR及ICP-AES等方法对柠檬酸处理前后降尘的残余固体及反应上清液进行分析。结果表明,降尘中方解石在经柠檬酸作用10 min后完全溶解,白云石在16 h内基本溶解完全,根据红外分析结果,Si—O、Al—O结构未发生明显破坏。然而,溶出元素结果显示,Al、Si的溶出量随着溶解时间的增长而缓慢增加,说明柠檬酸对Si—O四面体及Al—O八面体也造成了一定的破坏作用。通过分析降尘中3种难溶矿物在相同条件下的溶解速率可以得出,在整个溶解过程中,钠长石的溶解速率高于绢云母,而石英的溶解速率在不同的溶解时间有着较大的差异。根据3种纯矿的溶解速率推断三者的溶解顺序,钠长石明显先于云母溶解,石英的溶解先后顺序还有待进一步研究。通过降尘及纯矿在柠檬酸中溶解过程中不同时刻的元素溶出比例及矿物溶出速率可以得出除石英外4种主要矿物的溶解顺序为:方解石,白云石,钠长石,绢云母。 相似文献
7.
针对自然降尘、工业区降尘及人工粉尘进行的物相、成分、表面形貌、元素含量和粒度分析表明降尘均以石英和方解石为主要物相成分,SiO2、CaO含量较高,K2O、Na2O含量低。自然降尘为无规则颗粒,大颗粒表面上带有微小颗粒团聚;工业区降尘形貌呈球形、团状;人工粉尘呈柱状或纤维状。降尘粒度在0.3~5μm内集中分布,小于5μm的粉尘比例均超过99%。在模拟人体温度37℃条件下,进行了32 h内粉尘在谷氨酸水溶液中的溶出行为和电化学作用的对比研究。各粉尘样品的pH值和电导率变化趋势相似,8 h前各粉尘样品的pH值电导率随时间增加缓慢上升,8 h到32 h间pH值上升速度明显加快。元素K、Ca、Na、Mg的溶出离子总量为35.4~429 mg/L,其中Ca元素的溶出量最大为20~334 mg/L,重金属离子Fe、Zn、Mn、Pb、Ba的离子溶出总量为0.18~5.59 mg/L,Al、Si离子溶出总量为3.0~21.7 mg/L。粉尘中各元素主要在前16 h溶出较快。各粉尘在酸性谷氨酸水溶液中的溶解程度由大到小为:硅灰石蛇纹石海泡石;水泥厂降尘自然降尘电厂降尘。CaO含量高的水泥厂降尘和硅灰石人工粉尘溶解程度最大,表明其在酸性谷氨酸环境中耐腐蚀性较差,表现出较低的生物持久性。SiO2含量高的电厂降尘和海泡石人工粉尘溶解程度最小,具有较强耐蚀能力和较高生物持久性。 相似文献
8.
结合渤海湾深层天然气勘探实际,选用渤海湾盆地深埋储层的长石砂岩和灰质长石砂岩,配制与地层有机酸组分相近的反应液,模拟开放-半开放条件下,晚成岩期有机酸溶解作用。通过样品定位对比分析,结果证明:①乙酸对碎屑岩颗粒,特别是钾长石、钠长石、方解石、白云石溶蚀过程中,Ca、Mg、Na、K离子优先释放,Al、Si离子释放较慢。②扫描电镜定位对比分析表明,在实验模拟的高温、开放成岩环境下,乙酸优先溶解方解石,方解石溶出速度大于白云石;钠长石比钾长石更易溶解。③溶解试验反应161h后,孔隙度平均提高2%~3%,证实了乙酸可提高深部储层的次生孔隙空间。溶解量的大小与矿物中可溶物质含量有关(特别是方解石、长石、白云石的含量有关)。④X衍射、能谱分析和扫描电镜资料证实,溶解沉淀物为硅质、铝硅酸盐沉积物,呈块状、粒状产出。由于沉淀时间短,其晶形较差,而且随着反应时间增加,沉淀物数量增加。 相似文献
9.
硅酸盐矿物分解细菌Bacillus globisporus Q12与云母矿物相互作用的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤矿物与微生物相互作用对土壤中一系列生态过程产生重要影响。本文通过对培养液进行K、Si、Fe、Al等元素分析,测定了菌株生长与代谢产物,结合扫描电镜和透射电镜的观察,研究了钾矿物表生硅酸盐矿物分解细菌Bacillus globis-porusQ12菌株与云母矿物(黑云母和白云母)的相互作用规律。结果表明,不同的云母矿物对B.globisporusQ12菌株的生长与代谢有不同影响;与白云母相比,黑云母更适合B.globisporusQ12菌株的生长与酸性代谢产物(如有机酸等)的合成;供试菌株能促进黑云母和白云母矿物中K、Si、Fe、Al等元素的释放。扫描电镜、透射电镜观察与能谱分析发现,B.globisporusQ12菌株能在云母矿物表面定殖,加速云母矿物的风化;菌体自身也能吸附培养液中离子和矿物碎片而形成新的矿物。 相似文献
10.
采用X 射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析、透射电子显微镜和穆斯堡尔谱等手段,研究了 Al3+对黑云母溶解/转化过程的影响,重点分析了不同Al3+浓度作用下黑云母转化产物的矿物学特征及黑云母转化机制.结果显示,Al3+通过水解作用产生质子,加速黑云母片层的溶解及转化.当Al3+浓度较低时(0.01～0.10mol/L),Al3+水解产生的较少量质子对黑云母片层结构溶解有一定促进作用,转化产物以蛭石、水黑云母和绿泥石为主,优先溶出的Fe 聚集成核,同时吸附溶出的Si,形成具有核壳结构的球形纳米颗粒和结晶良好的赤铁矿.当Al3+浓度较高时(0.30～0.60mol/L),Al3+水解产生大量质子,显著加速黑云母结构溶解,黑云母转化产物主要为高岭石和弱结晶的铁氧化物.Al3+能明显改变黑云母的溶解速率及转化产物,从而影响黑云母的风化过程. 相似文献
11.
辫状微纹长石通过粗化、微孔隙和亚颗粒的形成 ,最终发展为脉状微纹长石和条纹长石 ,粗化沿着不规则的前锋从晶体边缘往内部推移和扩展。亚颗粒和微孔隙的形成极大地提高了碱性长石的反应性和岩石的渗透性。通过沿着晶体边缘的拱状褶边、平行褶边以及褶头的过渡带往整个晶体内的推移和“繁殖” ,辫状微纹长石最终改造为脉状微纹长石和条纹长石。水从褶边向晶体内部的扩散促进了褶边的粗化以及过渡带的发展。流体长石相互作用机制包括 :体积扩散、管道扩散、溶解再沉淀。碱性长石流体的氧同位素交换机制主要是溶解再沉淀。碱性长石在次固相下的微组构重组织发生于约 4 75～ 4 0 0℃的温度下 ,区块性条纹长石的形成温度更低。碱性长石的微组构重组织导致放射成因氩的局部和部分丢失 ,从而给出年轻的表面年龄。 相似文献
12.
《Geochimica et cosmochimica acta》1999,63(19-20):3247-3259
The rate of Si release from dissolving bytownite feldspar in abiotic batch reactors increased as temperatures increased from 5° to 35°C. Metabolically inert subsurface bacteria (bacteria in solution with no organic substrate) had no apparent effect on dissolution rates over this temperature range. When glucose was added to the microbial cultures, the bacteria responded by producing gluconic acid, which catalyzed the dissolution reaction by both proton- and ligand-promoted mechanisms. The metabolic production, excretion, and consumption of gluconic acid in the course of glucose oxidation, and therefore, the degree of microbial enhancement of mineral dissolution, depend on temperature. There was little accumulation of gluconic acid and therefore, no significant enhancement of mineral dissolution rates at 35°C compared to the abiotic controls. At 20°C, gluconate accumulated in the experimental solutions only at the beginning of the experiment and led to a twofold increase in dissolved Si release compared to the controls, primarily by the ligand-promoted dissolution mechanism. There was significant accumulation of gluconic acid in the 5°C experiment, which is reflected in a significant reduction in pH, leading to 20-fold increase in Si release, primarily attributable to the proton-promoted dissolution mechanism. These results indicate that bacteria and microbial metabolism can affect mineral dissolution rates in organic-rich, nutrient-poor environments; the impact of microbial metabolism on aluminum silicate dissolution rates may be greater at lower rather than at higher temperatures due to the metabolic accumulation of dissolution-enhancing protons and ligands in solution. 相似文献
13.
通过在滇池开展原位实验,研究探讨了湖泊沉积物中磷灰石制约水铁矿分解和转化的机制,以及二者共存时的环境效应。结果表明:将水铁矿放置到沉积物中1个月,矿物保持稳定;放置时间达到3个月时,添加磷灰石实验中水铁矿发生了显著物相转变。冬天(12—2月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→针铁矿;夏天(6—9月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+纤铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→未转化。透射电镜分析结果显示冬天实验中生成的磁性铁氧化物为纳米磁铁矿和磁赤铁矿,夏天实验中产生的则主要为纳米磁铁矿。X射线光电子能谱分析结果显示冬天表层实验样品具有较高P含量。分析表明的湖泊沉积物中磷灰石促进水铁矿转化的过程为:(1)微生物促进磷灰石溶解;(2)磷灰石溶解释放的P促进铁还原菌生长;(3)铁还原菌促进水铁矿还原;(4)水铁矿还原产生的溶解态Fe2+催化水铁矿向针铁矿、纤铁矿和磁铁矿转化。冬天及沉积氧化-还原界面最适宜磷灰石分解菌和铁还原菌生长,水铁矿的转化和P释放能力也更强,相应地内源磷释放的风险也更大。 相似文献
14.
为了更好地认识鲕粒灰岩及鲕粒云岩的溶蚀机制,并指导油气勘探,通过岩石薄片溶蚀模拟实验,结合环境扫描观察和能谱分析进行原位微观形貌观察和分析,并采用分形与多重分形对能谱面扫描图像进行分析.实验结果显示,硫酸介质下鲕粒灰岩溶蚀从结构缺陷点(解理或裂隙)开始,钙含量高的点溶蚀速率快,而钙含量低的点和含硅部分溶蚀慢或不溶蚀,从而形成凹凸不平的溶蚀坑孔隙空间;而鲕粒云岩在硫酸介质中的溶蚀从白云石晶体间裂隙开始,这是因为颗粒及颗粒间有大量微裂隙.相同条件下,鲕粒云岩的溶蚀丢失质量比鲕粒灰岩多出约80%,这表明硫酸介质对白云岩具有更强的溶蚀能力.通过对溶蚀微观形貌的观察发现,硫酸对鲕粒白云岩结构的破坏作用而形成的颗粒状表面,更有利于溶蚀作用的深入进行,进而发育优质孔隙.此外,分形与多重分形分析结果表明,碳酸盐岩薄片表面的Ca、Mg、Si含量分布的非均质性的差异控制着溶蚀反应,成分差异大、元素含量非均质性强能促进溶解反应的进行. 相似文献
15.
Etch pit formation on iron silicate surfaces during siderophore-promoted dissolution 总被引：1，自引：0，他引：1
Understanding the effects of microbiota on mineral alteration requires the ability to recognize evidence of bacteria-promoted dissolution on mineral surfaces. Although siderophores are known to promote mineral dissolution, their effects on mineral surfaces are not well known. We have utilized atomic force microscopy (AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Mirau vertical scanning interferometry (VSI) to investigate surfaces after incubation with the siderophore desferrioxamine-B mesylate (DFAM) and under colonies of bacteria. Iron-silicate glass planchets chemically similar to hornblende were incubated in buffered growth medium with siderophore-producing bacteria (Bacillus sp.) for 46 days with parallel abiotic experiments conducted with and without 240 μM DFAM, with and without 0.01 g l− 1 of microbially produced extracellular polysaccharides (EPS, alginate or xanthan gum). Some glass planchets were protected by dialysis tubing from direct contact with the EPS. Weekly sampling and analysis of all filtered sample solutions showed negligible Fe and Al release in the control experiments and significant release of Fe and Al in the presence of DFAM, with negligible changes in pH. Concentration of Fe in the filtered solutions after incubation with bacteria was below detection, consistent with uptake of Fe by cells. Release of Fe, Al, and Si in control, xanthan-only, and alginate-only experiments was negligible. Release of these elements was enhanced in all experiments containing DFAM, and greatest in alginate + DFAM experiments.
AFM and VSI analyses reveal widespread, small etch pits and greater root mean squared roughness on siderophore-exposed surfaces and fewer, localized, larger etch pits on bacteria-exposed surfaces. This is the first documented case of etch pit development during siderophore-promoted dissolution. Roughness was not affected by the growth medium, alginate, or xanthan gum alone. The roughness trends among samples correlate with trends in Fe depletion documented by XPS. Enhanced dissolution and roughness cannot be attributed to direct contact with EPS because no significant chemical or physical differences were observed between surfaces directly exposed to EPS and those protected by dialysis tubing. Acetate released from the EPS may have enhanced the siderophore-promoted dissolution. Siderophores produced by Bacillus sp. may be responsible for some of the ‘biopits.’ The difference in size and distribution of the biopits may be related to colonization. 相似文献
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Weathering experiments using biotite and phlogopite in the presence of bacteria were conducted to better understand biotic dissolution kinetics and processes (proton- and ligand-promoted dissolution) under aerobic conditions. Miniature batch reactors (300 μl in microplate wells) were used at 24 °C for 3 days with and without bacterial strains. Abiotic experiments were performed with organic and nitric acids in order to calibrate the biotite-phlogopite chemical dissolution. An empirical model was used to fit the pH dependence for iron release rate (rFe) considering the influence of both protons and ligands from acidic to neutral conditions (pH ranging from 3 to 7): rFe=kH(aH+)m+kL(aL)1 where k is the apparent rate constant, aH+ and aL are the activities of protons and ligands, and m and l are the reaction orders. For both minerals in most cases at a given pH, the iron release rates in the presence of bacteria were in good agreement with rates determined by the chemical model and could be explained by a combination of proton- and ligand-promoted processes. Bacteria affect mineral dissolution and iron release rates through the quantities and nature of the organic acids they produce. Three domains were differentiated and proposed as biochemical models of mica dissolution: (1) below pH 3, only proton-promoted dissolution occurred, (2) in weakly acidic solutions both ligand- and proton-promoted mechanisms were involved, and (3) iron immobilization occured, at pH values greater than 4 for biotite and greater than 5 for phlogopite. This model allows us to distinguish the “weathering pattern phenotypes” of strains. Bacteria that are isolated from horizons poor in carbon appear more efficient at weathering micas than bacterial strains isolated from environments rich in carbon. Moreover, our results suggest that the mineral could exert a control on the release of organic acids and the “weathering pattern phenotypes” of bacteria. 相似文献
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自然界中,菱锰矿氧化形成锰的氧化物矿物是非常普遍的现象,在菱锰矿被氧化分解发生物相转变的过程中,碳酸 盐溶解和锰的氧化往往同时发生,微生物可能起着催化作用。选取锰氧化模式菌株PseudomonasputidaMnB1和广西梧州菱 锰矿,通过菱锰矿在该细菌作用下发生转变的实验,利用场发射扫描电镜、扫描透射X射线显微成像等分析方法,研究了 矿石表面形貌变化以及锰元素在细胞上的分布特征。结果表明细菌显著促进的菱锰矿的溶解,在此基础上,进一步探讨了 细菌在菱锰矿氧化过程中的贡献,本实验结果丰富了次生锰矿床的微生物成因研究。 相似文献
18.
生命活动中矿化作用的环境响应机制研究 总被引：2，自引：1，他引：1
生物矿化作用及其环境响应机制的研究,关键在于研究生命活动制约矿物形成、分解的机理及其环境响应机制,其内容主要包括生物矿化作用的机理、生物矿化作用的环境效应、生物矿化作用的调控理论和方法。可实现的研究目标是从多学科角度发展生物矿化作用的理论,阐明自然界中矿物－生物－重金属/POPs －水之间的相互作用机理与环境响应机制。有望揭示微生物控制重金属矿化的微观机制,提出微生物治理重金属污染原理;揭示半导体矿物－微生物协同作用降解POPs 机制,发展三元体系研究方法;揭示微生物促进多金属矿山硫化物分解机制,提出微生物分解矿物对生态环境影响的调控方法等。以促进地质生物学前沿交叉学科发展,形成未来环境污染防治重大新技术的科学基础。 相似文献