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岩石矿物的微生物风化是地球表层系统最为活跃和普遍发生的地质营力之一。微生物对含钾岩石(以硅酸盐矿物为主)的风化能够释放其中的钾、硅和钙等元素,并在合适的环境条件下促进矿物元素的碳酸化沉淀,这是地表元素地球化学循环的重要环节之一。微生物对岩石的生物转化作用既涉及微生物的生长繁殖和代谢调控,也与元素的迁移转化和次生矿物的演化序列有关,具有重要研究价值。采用矿物学、微生物学和分子生物学等相结合的研究方法,有助于系统地研究微生物促进含钾硅酸盐矿物的风化并耦联碳酸化过程及其分子调控机制。研究证实,在纯培养条件下,微生物风化含钾矿物主要采用酸解、螯合、氧化还原等多种方式的协同作用,并可通过调控相关功能基因的表达来响应缺钾的环境以实现其对含钾矿物的有效风化,显然这有赖于微生物通过长期进化而形成的精细的分子调控机制。在土壤生态环境中,微生物对矿物风化的显著特征是该生态环境中微生物群落协同互作的群体作用效应。微生物碳酸酐酶参与的硅酸盐矿物风化伴随碳酸盐矿物的形成过程可能是个长期被忽视的地表碳增汇过程,对该问题的深入探索有助于进一步理解地质演化历史中微生物对碳素迁移转化的驱动机制。加入含钾硅酸盐矿粉的有机肥已经显示出其在土壤改良、作物生长和增加土壤碳汇等方面的正面应用效果,这为利用硅酸盐矿物的生物风化作用来延缓大气CO2浓度的持续升高提供了新的思路。介绍了有关微生物对含钾岩石生物转化释放钾素的分子机理及其碳汇效应方面的研究进展,以期抛砖引玉,推动该领域研究的快速发展。 相似文献
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微生物对碳酸盐岩的风化作用 总被引：7，自引：0，他引：7
微生物-矿物相互作用可以促进许多表生生物地球化学反应过程,是表生地球化学研究的重要内容。通过综合岩石表面的微生物类群及其地质作用,分析碳酸盐岩微生物风化的各种现象,特别是微观尺度上的各种形态,阐述碳酸盐岩的微生物风化机制与风化产物,笔者提出微生物对碳酸盐岩风化的4种途径:(1)通过微生物在岩石表面和缝隙中生长,导致岩石表层发生生物溶蚀、生物磨蚀和生物钻孔作用,加速岩石风化进程;(2)微生物群体形成的钻孔网络可以增强岩石化学溶蚀的有效表面积并导致其表面强度减弱而促进机械侵蚀作用,微生物对周围岩石颗粒胶结结构的破坏、疏松作用也会导致岩石矿物颗粒的分解;(3)微生物的持水作用,微生物分泌的有机酸以及微生物呼吸所释放的CO2对岩表水分的酸化过程亦加速岩石矿物的分解;(4)微生物生长过程中从岩石内摄取营养元素和产生复杂的有机配体,能促进矿物元素的释放。文中提出在开展微生物对碳酸盐岩风化过程和机理研究的基础上,有必要引入微生物生物技术来综合开发本地低品位含钾磷矿产资源,加速岩溶地区山地土壤的形成与演化。 相似文献
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本文以重庆巫山地区上二叠统黑色岩系为研究对象,通过全岩化学分析、矿物分析、连续化学提取、浸提实验等方法,揭示黑色岩系中有害微量元素的赋存状态及其环境意义.结果表明,研究区黑色岩系样品富含有机碳和硫,为典型缺氧条件下的产物;明显富集Cd、Cr等有害元素.Cd主要赋存于碳酸盐矿物中,Cr主要赋存于硅酸盐矿物,Zn和Ni的赋存载体包括硫化物、有机质等.不同样品中有害元素的赋存状态有所差异,且与矿物组分密切相关.母岩中有害元素赋存状态的差异可能控制其在土壤等环境介质中的活性;硫化物含量高而碳酸盐矿物含量低的黑色岩系样品,有害元素释放量大,潜在生态风险高,应引起高度重视. 相似文献
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滇池现代沉积物中磷的地球化学及其对环境影响 总被引：47，自引：2，他引：47
湖泊沉积物中,磷是产生富营养化的重要元素.湖泊中磷元素含量、地球化学行为以及它的复杂矿物学特征,使人们对磷的研究极为重视.滇池湖中总磷超标10.3倍,底泥沉积物中P2O5平均含量0.52%,最高可达1.92%.滇池地处磷矿区,是磷质来源最丰富的湖泊,统计表明,磷含量每年在不断增长.滇池沉积物中磷主要以吸附态、有机态、铁结合态、钙结合态、铝结合态等几种形式存在.这些形态磷在底泥中是不稳定的,它们在环境改变条件下,又将磷释放到水体中.微生物在磷的循环过程中起了重要作用,乳酸菌对不溶性磷酸盐的分解,使湖泊中可溶磷含量增高.聚磷菌对磷元素的富集以及聚磷菌死亡后发生有机磷的矿化作用,是湖泊中水合磷酸盐矿物沉积的重要途径.当湖泊中这种不稳定的水合磷酸盐矿物在条件具备的情况下,经沉积物覆盖成岩作用后,最终形成磷灰石。 相似文献
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岩石露头和矿山废弃物中的金属硫化物在地表、近地表条件下的氧化作用往往导致多种环境问题,因此,金属硫化物的地表风化一直是备受关注的表生过程之一。越来越多的证据表明微生物对矿物的氧化在金属硫化物风化过程中发挥着重要作用。实验研究发现:微生物在金属硫化物表面附着并形成微生物膜,在矿物-微生物膜界面微环境中存在着强烈的微生物氧化和化学氧化作用,两种氧化作用相互协同、共同促进。在此过程中,金属硫化物的S、As、Fe等元素经历了复杂的电子传递、逐级氧化的动力学过程,最终形成稳定的高铁硫酸盐或氧化物,并形成大量的酸性排水。该过程受多种因素的影响,包括细菌种类、光照和溶液Fe~(2+)浓度等。金属硫化物的微生物氧化直接导致重金属大量释放和严重的环境危害,释放的酸性排水还引发碳酸盐矿物分解和CO_2排放,会对全球碳循环产生不可忽视的影响。在地球演化的早期阶段,金属硫化物氧化消耗大气氧气可能导致大氧化进程滞后。尽管关于金属硫化物-微生物相互作用研究取得了长足的进展,但金属硫化物微生物氧化的分子机制和全球尺度的元素地球化学循环还有待深入研究,原位纳米观测技术的引入和全球物质循环模型研究具有必要性和紧迫性,同时也对生物冶金技术的发展有着重要的意义。 相似文献
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矿物—微生物相互作用是地球表生环境下重要的地质作用类型,由于硅酸盐矿物的微生物风化影响着地球物质循环及地貌的形成和演变,尤其受到地质地球化学领域的关注。作为地球表层分布最广的硅酸盐矿物类型,长石在风化分解过程中,微生物通常会以流体模式、生物膜及真菌菌丝等方式与矿物表面发生作用。而长石在微生物作用下的分解机制主要包括质子交换和配体络合作用。微生物生理活动、微生物及代谢产物种类、生长条件,以及长石的种类、结构、成分及表面特征等均会影响其风化速率和风化程度。由于长石在硅酸盐矿物中的代表性,因此对长石—微生物作用模式、机理、影响因素等方面的研究,可以大大促进硅酸盐的微生物地质学的发展。 相似文献
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施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验研究 总被引：8，自引：1，他引：7
在金属硫化物的表生氧化过程中,施氏矿物是最常见的一种次生矿物.施氏矿物具有粒度小、比表面积大、表面吸附能高的特点,能够吸附环境流体中的重金属离子和微生物细胞,从而影响重金属元素及微生物的表生地球化学行为.利用化学合成的施氏矿物,开展了施氏矿物吸附Cu2+及氧化亚铁硫杆菌的实验.结果显示:施氏矿物对金属Cu2+及氧化亚铁硫杆菌均有较强的吸附性;施氏矿物对Cu2+的吸附基本符合Langmuir吸附模型,而对氧化亚铁硫的吸附行为不符合Langmuir模型,可用Freundlich模型描述;施氏矿物的存在对流体中微生物的活动性及其地球化学行为有重要影响,可能会降低氧化菌分解金属硫化物的效率. 相似文献
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安徽铜陵狮子山硫化物矿山酸矿水中微生物功能群的研究 总被引：4，自引：1，他引：3
从安徽铜陵狮子山硫化物矿山酸矿水溪流获得样品,采用YE、Feo、FeSo、FeTo 4种选择性培养基,利用overlay分离技术,获得7株细菌菌株.利用16S rRNA基因序列同源性分析,与目前已分离得到的酸矿水微生物进行了比较.利用分离菌株16S rRNA基因序列构建系统进化树,结果表明获得的菌株可分为3个功能群:嗜酸性异养菌、嗜酸性自养菌、中度嗜酸性铁氧化细菌.嗜酸性异养菌主要与酸矿水中三价铁的异化还原和寡营养状态的维持有关;嗜酸性自养菌与酸矿水中铁、硫元素的氧化有关,是酸水中的生产者;中度嗜酸性铁氧化细菌能将二价铁氧化成三价铁,并产生难溶性的矿物,可实现酸矿水与酸矿水底泥之间铁元素的动态平衡. 相似文献
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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
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毒砂是常见的含砷硫化物矿物。在金属硫化物矿山环境中,含毒砂矿石和尾矿的风化会导致严重的重金属污染,在其风化过程中,微生物能够显著促进毒砂的氧化分解。本文实验研究了Acidithiobacillus ferrooxidans氧化分解毒砂矿物的现象,利用X射线衍射和扫描电子显微镜,分析了毒砂微生物氧化作用形成的次生矿物类型,发现毒砂表面存在As含量明显不同的2类次生产物,观察到黄钾铁矾、臭葱石、自然硫和施威特曼石等矿物;借助光电子能谱仪重点分析了微生物作用前后毒砂晶面的表面化学组成,基本查明了Fe、As和S三种元素的价态变化,初步探讨了毒砂表面次生矿物成因和As的化学态转化。 相似文献
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CSAMT 法在辽西康杖子区深部探矿中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
可控源音频大地电磁法(CSAMT)具有探测深度大、横向分辨率高、抗干扰能力强的特点,在深部找矿勘探中有着重要的指导意义。肖家营子铜钼矿床是辽西地区一个大型矽卡岩型金属矿床,大部分矿体是隐伏矿体,矿区外围的康杖子区与本区有相似的成矿地质环境,成矿地质条件优越.矿体与围岩电性差异明显,通过应用CSAMT,矿体具有低电阻特点,根据成果推断解释,对深部有利成矿部位进行了钻探验证,取得了理想的探矿效果,在矿区外围取得第二深度空间找矿重大突破。 相似文献
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Trends in landslide occurrence in Nepal 总被引：2，自引：0，他引：2
David N. Petley Gareth J. Hearn Andrew Hart Nicholas J. Rosser Stuart A. Dunning Katie Oven Wishart A. Mitchell 《Natural Hazards》2007,43(1):23-44
Nepal is a mountainous, less developed kingdom that straddles the boundary between the Indian and Himalayan tectonic plates.
In Nepal, landslides represent a major constraint on development, causing high levels of economic loss and substantial numbers
of fatalities each year. There is a general consensus that the impacts of landslides in countries such as Nepal are increasing
with time, but until now there has been little or no quantitative data to support this view, or to explain the causes of the
increases. In this paper, a database of landslide fatalities in Nepal has been compiled and analysed for the period 1978–2005.
The database suggests that there is a high level of variability in the occurrence of landslides from year to year, but that
the overall trend is upward. Analyses of the trends in the data suggest that there is a cyclicity in the occurrence of landslide
fatalities that strongly mirrors the cyclicity observed in the SW (summer) monsoon in South Asia. Perhaps surprisingly the
relationship is inverse, but this is explained through an inverse relationship between monsoon strength and the amount of
precipitation in the Hill District areas of Nepal. It is also clear that in recent years the number of fatalities has increased
dramatically over and above the effects of the monsoon cycle. Three explanations are explored for this: land-use change, the
effects of the ongoing civil war in Nepal, and road building. It is concluded that a major component of the generally upward
trend in landslide impact probably results from the rural road-building programme, and its attendant changes to physical and
natural systems. 相似文献
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2010年,美国铀矿总共施工7 209个钻孔,总进尺1 493 520 m;生产铀1 628.55 t;铀矿业总支出费用为2.773亿美元,其中铀矿地勘费支出为3 450万美元,占铀矿业总费用的12.44%。铀矿地勘钻探费用为4 460万美元,占铀矿业总费用的16.08%。 相似文献
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Radon is a radioactive gas emanating naturally from uranium rich granites and shales. It may be emitted from the ground surface into the atmosphere as a gas, or it may be dissolved into stream water and transported over distance. The levels of radon gas in soils at ground surface depend on a number of factors relating to the source of the gas and to its transmission. Igneous rocks contain the highest mean concentrations of radium and uranium. The depth of cover is relevant also. Surveys over the years by the National Radiological Protection Board (NRPB) and others have indicated that the highest concentrations in the United Kingdom occur in Cornwall, Devon and northeast Scotland. However, recent reports have indicated that high concentrations of the gas may be detected in small pockets in counties outside of those considered at high risk. This survey relates to a series of measurements taken in and around Darlington, County Durham. The results showed the presence of small areas with strong concentrations of radon in soil gas, but only minor levels of dissolved gas in stream waters. 相似文献
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环境和灾害是威胁人类生存的两大挑战性问题。由人类活动导致的自然环境破坏和恶化是一个长期累积的过程,类似于人体所患的慢性疾病,对其认识和解决不仅依靠多种条件,也需要很长时间的持久努力。自然灾害的发生一般是短时间内的突然事件,类似人体的急性疾病。为最大限度地减轻自然灾害给人类社会造成的损失,需要实施事先预防、灾前预警、灾时应急和灾后重建的系统工程,其中地球科学家的责任之一是找出有效的宣传演练,使社会各界充分认识灾害的危险性,做好必要的防灾准备。最近20 a来中国的减灾实践经验还说明,为进一步提高减灾的效益,要用科学观念指导各领域的减灾工作,在国家一级层次上要实行多部门协调、多学科合作的综合管理,并注重对灾害发生的规律性研究。例如对群发性灾害链过程及其潜在影响的估计,这对制定区域性可持续发展规划具有重要意义。 相似文献
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环境地球化学学科在中国生态文明和美丽中国建设、国际环境公约履约及过去全球变化研究中发挥着越来越大的作用。本文简要回顾了中国过去十年在环境地球化学领域的部分研究进展,介绍了汞、持久性有机污染物和其他重金属污染物长距离传输研究进展;总结了汞、镉、锑、铊等非传统稳定同位素在地表生物地球化学循环过程中的同位素分馏规律及污染来源和环境过程示踪方面的研究进展;回顾了传统稳定同位素地球化学与污染示踪及过去全球变化方面的研究进展。指出了以上研究方向还存在的问题及未来研究方向。 相似文献
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