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硅酸盐细菌解钾作用机理的综合效应 总被引：44，自引：5，他引：44
硅酸盐细菌能释放土壤含钾硅酸盐矿物中的磷、钾、硅等元素，直接供给植物生长利用，同时亦具有固氮能力。这为挖掘土壤潜在肥力、发展可持续农业提供了一条新的思路。本文分析了硅酸盐细菌对钾长石、伊利石的解钾作用过程，细菌-矿物复合体的形成，细菌对矿物的溶蚀作用，矿物晶体结构与细菌的解钾作用关系，复合体微环境的变化对细菌解钾作用的影响以及细菌对K^ 的主动吸收等，从微生物矿物学的角度讨论了硅酸盐细菌对含钾硅酸盐矿物解钾作用的机理问题，提出了硅酸盐细菌解钾作用综合效应的看法，并就农业生产上的利用问题指出，应根据当地的土壤环境，选择适宜的生产菌种和吸附剂，并配合使用其它化学肥料和有机肥料。 相似文献
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设施农业中土壤重金属污染问题日趋严重。由于土壤中矿物、腐植酸、微生物等多相组分之间存在交互作用,重金属与土壤单组分体系中所获得的结合机制并不能真实有效地评价其在自然条件下的转化与归趋。本研究以蒙脱石(Mont)和高岭石(Kao)为辽宁蔬菜大棚及农田土壤层状硅酸盐代表矿物,选取胡敏酸(HA)为有机质代表,土著微生物革兰氏阳性枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis,B.s)、革兰氏阴性恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida,P.p)为细菌微生物代表,以此三元体系为主要供试蔬菜大棚土壤组分,以Cd~(2+)、Cu~(2+)为目标元素,借助宏观吸附实验,结合X射线衍射(XRD)、衰减全反射-傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)测试分析了Cd~(2+)、Cu~(2+)在矿物-腐植酸-细菌三元混合物上的吸附机理以及Cd~(2+)、Cu~(2+)在复合体上的结合机制。研究结果表明,蒙脱石/高岭石-腐殖酸、蒙脱石/高岭石-B.s及蒙脱石/高岭石-P.p二元复合体对Cd~(2+)及Cu~(2+)的吸附具有加和性,矿物-腐植酸-微生物三元复合体之间表现为拮抗作用。吸附动力学研究表明矿物、有机质、微生物复合体对重金属的吸附动力学符合准二级动力学模型。体系对Cu~(2+)的吸附能力由强到弱为:B. s P. p Mont/Kao-B. s Mont/Kao-P. p Mont/KaoHA-P.p Mont/Kao-HA Mont/Kao。 相似文献
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本文选用采自辽宁某矿的天然钠基蒙脱石与两株异化铁还原菌模式菌株Shewanella putrefaciensCN32和She-wanellaoneidensisMR-1,研究了蒙脱石与微生物之间的交互作用。结果表明这两株菌均能还原蒙脱石晶格中的三价铁,使微生物作用于蒙脱石之后的反应体系中二价铁离子浓度明显升高,反应悬浊液颜色由无色变为浅绿色。透射电子显微镜晶格条纹像显示微生物作用后的粘土矿物微结构发生明显变化,其层间距d001值从1.29 nm分别减小为1.06 nm(CN32)和1.02nm(MR-1)。上述结果综合指示这两株异化铁还原菌能够通过还原天然蒙脱石结构中的三价铁促进矿物发生物相转变。 相似文献
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粘土矿物在地球表层分布广泛,与微生物的交互作用十分常见。微生物能否通过除还原Fe(Ⅲ)之外的其他途径影响贫铁蒙脱石的结构与物相,成为粘土矿物与微生物交互作用的新问题。本研究选取胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus 3027与钙基蒙脱石在35℃、常压条件下进行交互作用实验,考察胶质芽孢杆菌生命活动对蒙脱石晶体结构的影响。实验定期取样进行pH值与体系总蛋白含量测试,并利用显微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)、同步辐射X射线近边吸收结构(XANES)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对最终产物进行矿物学表征。实验结果显示,胶质芽孢杆菌在蒙脱石矿物悬浊液中生长,代谢分泌大量有机酸导致体系pH值降低,使蒙脱石中Si元素溶出,并造成蒙脱石晶体结构中硅氧四面体对称性、O—H振动等发生变化,Fe配位八面体对称性下降,矿物表面出现边缘卷曲现象。在微生物作用后的矿物样品中,探测到新形成的α-石英物相,可能与微生物的活动密切相关。 相似文献
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微生物广泛分布在岩石圈、水圈、土壤圈和大气圈中,在矿物风化作用过程中扮演着重要的角色。本文选取门多萨假单胞杆菌(Pseudomonas mendocina)为代表性菌种,研究微生物与含铁蒙脱石矿物相互作用的现象和机理。通过测量反应溶液pH值、元素含量的变化,以及不同时段蒙脱石的XRD和红外光谱等,发现pH值在实验过程中缓慢上升,Si、Al、Fe元素不断溶出,矿物结构特征与主要基团也显示出相应的变化,表明细菌会破坏蒙脱石的晶体结构,并加速蒙脱石的伊利石化作用。根据分析结果推测,硅氧四面体优先被破坏,Si的溶出显著,P.mendocina可同时还原蒙脱石晶格中的Fe3+,并释放至溶液中。 相似文献
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以山东棕壤剖面和广东红壤剖面为研究对象,通过X射线衍射(XRD)和基于Rietveld技术的全谱拟合定量分析土壤中的矿物组成、在剖面上的含量变化并研究粘土矿物之间的相互转化关系,揭示气候对土壤成壤机制的约束。结果表明,2个剖面中的矿物组成不同:山东棕壤中非粘土矿物有长石、石英、方解石及少量的铁铝氧化物和闪石类矿物,粘土矿物有伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石,且粘土矿物含量伊利石>绿泥石≈蒙脱石>高岭石;广东红壤的矿物组成为石英、赤铁矿、针铁矿、三水铝石、高岭石、伊利石和蛭石,其中高岭石>伊利石>蛭石。此外,两地的土壤中均含有少量的非晶质物质。山东气候干冷,以物理风化为主,化学风化较弱,原生闪石类原生硅酸盐矿物和易被溶蚀的方解石等仍有存留;广东气候湿热,化学风化强烈,存在明显的脱硅富铝作用,铁铝氧化物富集。3)利用定量结果计算的化学风化指数与矿物的变化是一致的。 相似文献
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土壤微生物与矿物的吸附作用在矿物风化过程中具有重要的意义。为了优化细菌在矿物表面吸附量的测定方法,本文以胶质芽孢杆菌和蒙脱石、伊利石、高岭石为实验材料,对吸附在矿物表面的细菌数量的测定方法进行了研究。结果表明,利用茚三酮作为显色剂测定细菌蛋白质含量的方法可以获得可靠的细菌数量;以2000rpm转数离心10min可以有效地将矿物-细菌复合体与游离态细菌、矿物分开;3种矿物对胶质芽孢杆菌的吸附能力大小顺序为:蒙脱石伊利石高岭石;矿物的比表面积、沉淀速率和表面所带电荷数量以及细菌细胞活性是影响吸附量的主要因素;黏土矿物与细菌之间的吸附作用力主要来自阳离子桥。 相似文献
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为了探讨硅酸盐细菌与硅灰石矿物的相互作用效果,将硅酸盐细菌在硅灰石粉体作用下培养48 h,对培养液中pH值、葡萄糖(GLU)、电解质以及M n,S i,F e等的变化进行测试。同时做SEM分析,对硅灰石粉体与细菌的作用过程中细菌形态和界面作用情况进行研究。通过FT IR分析硅灰石与硅酸盐细菌作用前后的红外光谱图变化,研究结果表明:所选硅灰石作用下硅酸盐细菌GLU消耗量是无粉尘细菌对照的2.5倍,说明硅灰石对硅酸盐细菌生长有明显促进作用,但SEM分析发现菌体破裂和扭曲现象严重;而硅酸盐细菌对硅灰石中S i的增溶达到10倍以上,同时红外光谱分析发现898 cm-1,925cm-1,962 cm-1三处谱峰明显下降,也反映了S i的大量溶出。因此可以得出:硅灰石对硅酸盐细菌生长有显著的影响作用,硅酸盐细菌对硅灰石中S i等元素有明显增溶作用。 相似文献
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选用一株从铝土矿样表面分离的硅酸盐细菌,研究了该菌株对矿物种类与组成复杂的铝土矿的风化作用.通过摇瓶培养,使硅酸盐细菌在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再测定不同发酵时间上清液中主要杂质元素的含量,并对细菌作用不同时间后的铝土矿进行电镜观察和电子能谱扫描及X射线衍射分析.结果表明,随着培养时间的延长,发酵液中形成了明显的菌体-矿物复合体,细菌对矿物表面产生了溶蚀作用;细菌对不同晶体结构的矿物具有选择性破坏作用,层状结构的高岭石、伊利石比架状结构的石英等矿物更容易风化风化;该菌株可以释放铝土矿中的铝、硅、铁、钙、钾等元素到培养液中,矿物表面的钙元素百分含量从19.44降低至1.91,铁、钾从1.70、1.28降低至微量.结合矿物学与微生物相关知识,初步探讨了细菌与矿物界面之间的相互作用及矿物的微生物风化机制. 相似文献
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微生物对硅酸盐矿物风化作用研究进展 总被引：6，自引：1，他引：6
微生物对硅酸盐矿物风化的影响研究取得了一系列重要进展。在贫营养环境中,微生物风化硅酸盐矿物获取营养物质,加速了硅酸盐矿物的风化;由于微生物的作用,矿物的风化会不遵循正常的矿物化学风化序列,表现出稳定矿物比不稳定矿物更易风化的特征。微生物风化硅酸盐矿物时会在硅酸盐矿物表面留下痕迹,即富集或转移相应的元素和矿物,而且还能改变硅酸盐矿物的化学组成和结构。微生物的上述行为受营养基质含量、有机酸、生物膜、胞外聚合物以及氧化还原作用的影响。 相似文献
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A. V. Savenko 《Doklady Earth Sciences》2018,478(1):67-69
The regularities in low-temperature phosphatization of silicates are defined from long-term experiments on the interaction between different silicate minerals and phosphate-bearing solutions in a wide range of medium acidity. It is shown that the parameters of the reaction of phosphatization of hornblende, orthoclase, and labradorite have the same values as for clayey minerals (kaolinite and montmorillonite). This effect may appear, if phosphotization proceeds, not after silicate minerals with a different structure and composition, but after a secondary silicate phase formed upon interaction between silicates and water and stable in a certain pH range. Variation in the parameters of the reaction of phosphatization at pH ≈ 1.8 is due to the stability of the silicate phase different from that at higher pH values. 相似文献
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原生硅酸盐矿物风化产物的研究进展——以云母和长石为例 总被引：6，自引：0，他引：6
研究云母和长石等原生硅酸盐矿物的风化速率和风化产物对于深入理解土壤发生过程、营养元素循环以及全球气候变化具有重要的理论意义。本文从自然风化、人工化学风化和生物风化3方面总结了原生硅酸盐矿物风化作用及其产物的特点，重点阐述了微生物参与下的生物风化作用和生物矿化作用及其意义。野外观察和室内实验研究结果表明，微生物可以加速矿物的分解，而且其细胞表面及其产生的胞外多聚糖可以作为次生矿物成核的模板。 相似文献
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The interaction between minerals and microbes is an important biogeochemical process in the earth surface system, which links the transformation of substances and energy exchange in different earth spheres, and also affects a series of important earth surface processes, including the formation and evolution of secondary minerals, nutrient cycling and environmental behaviors of pollutants. The previous studies on microbe-mineral interaction focused on the extracellular electron transfer, and the microbe-mediated dissolution, precipitation, mineralization of minerals. Because of semiconductor properties of the mineral, it plays a special role in the process of microbial extracellular electron transfer, which can also help to understand the mutual interaction between microbe and mineral from a new angle of view. The unique energy level structures and redox properties of semiconducting mineral lead to a great difference in the mechanism of microbe and mineral interaction. The latest research progresses in the mechanism of microbe-mineral interaction mediated by semiconducting mineral were reviewed from two aspects: driven by thermodynamics and light energy. Finally, the future development trends of the interaction between microbes and semiconductor minerals were prospected. 相似文献
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微生物-矿物的相互作用是地球上广泛发生的一种地质作用，它直接导致矿物的溶解和沉淀，并进而对环境产生重要的影响。微生物-矿物相互作用对环境修复具有重要意义，如金属还原细菌（DMRB）可通过与Fe^3 -氧化物矿物的相互作用催化氧化降解含芳香环的化合物如苯酸盐、苯、甲苯等，或催化还原降解（聚）硝基芳香化合物及四氯化碳等，还可通过表面吸附作用或氧化还原作用使一些重金属元素如U、Np等高毒性的污染物固着或形成不溶的矿物形式，从而有效去除其毒性。另外，微生物亦可催化氧化形成对环境有高度污染的酸性矿山废水（AMD）等，总之，深入研究微生物-矿物的相互作用对环境的影响具有重要意义。 相似文献
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The bio-weathering of basalt, granite and gneiss was experimentally investigated in this study. These rock-forming minerals weathered more rapidly via the ubiquitous psychrotrophic heterotrophic bacteria. With indigenous bacteria of Bacillus spp. from sediments of Lake Baikal, we traced the degradation process of silicate minerals to understand the weathering processes occurring at the change temperature in the subsurface environment with organic input. The bacteria mediated dissolution of minerals was monitored with solution and solid chemistry, X-ray analyses as well as microscopic techniques. We determined the impact of the bacteria on the mineral surface and leaching of K, Ca, Mg, Si, Fe, and Al from silicate minerals. In the samples the release of major structural elements of silicates was used as an overall indicator of silicate mineral degradation at 4°C and 18°C from five medium exchanges over 255?days of rock bioleaching. The increase of temperature importantly affected the efficiency of Fe extraction from granite and basalt as well as Si extraction from granite and gneiss. In comparison with elemental extraction order at 4°C, Ca was substituted first by Fe or Si. It is evident that temperature influences rock microbial weathering and results in a change of elements extraction. 相似文献
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长石风化作用及影响因素分析 总被引：6，自引：0，他引：6
长石类矿物是地壳中最常见的硅酸盐矿物,其风化作用对地球表面环境有显著影响,因而是风化作用研究的重点矿物之一。文中以长石为例,对硅酸盐矿物的风化作用研究现状从矿物的自然风化、模拟矿物化学风化和矿物的生物风化3个方面进行阐述;对影响矿物风化的各种因素及其在风化过程中所起的作用,以及长石微生物风化作用的机理和过程进行分析;指出目前硅酸盐矿物风化研究中存在的问题,并对未来的发展方向提出建议,指出对微生物-矿物复合体微环境物理化学性质的深入研究可能成为揭示微生物-矿物相互作用机理的一个突破口。 相似文献
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The study of minerals is often focused on their crystallographic properties, chemistry and economic importance, and so their breakdown, or 'weathering'. by physical, chemical and biological processes is less well understood. However, mineral weathering is of considerable environmental significance. The interaction of minerals with water and microbes, such as algae and bacteria, controls soil fertility, the transportation of pollutants through the ground, and ultimately the removal of CO2 from the atmosphere over geological timescales. Therefore, minerals are a key factor in moderating global climate change. This article introduces conventional and new techniques that are being used by geologists to investigate these processes. 相似文献
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CO2浓度急剧上升成为一个很严峻的问题，因此，降低大气CO2浓度成为当务之急.目前涉及的方案中的海洋封存、地质封存，虽封存潜力巨大，但带来的负面影响也不容小觑.CO2矿化利用实质是模拟自然界岩石化学风化，作为一种新兴的减排方案，既能固定大气CO2，生成具有工业附加值的碳酸盐产品，又能实现环境友好.能够矿化利用的原材料包括天然富钙、镁硅酸盐矿物，工业碱性废固、液，盐湖中的氯化镁资源等，矿化利用的方法也不尽相同.虽然硅酸盐岩的风化是如何控制长时间尺度的气候变化的机制还没有定论，但风化过程中具有固定大量CO2的潜力这一认识已达成共识.对含有大量硅酸盐矿物的尾矿矿化CO2的研究是目前的热点，介绍了尾矿矿化CO2的研究现状及几种重要尾矿矿物的矿化应用潜力. 相似文献
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《矿物学报》2013,(Z1)
Clay minerals are ubiquitous on epigeosphere, especially in soils and sediments where microbes thrive. The clay-microbe interactions are common in these geological media and greatly contribute to accelerating the mineral transformation process, e.g. the illitization of nontronite (a Fe-rich smectite) catalyzed by microbes under anoxic atmosphere in 2 weeks. However, few has considered montmorillonite, a Fe-poor smectite more typical in natural environments than nontronite. This study therefore focuses on the interaction between montmorillonite and bacteria under conditions relevant to those in natural soils and sediments. 相似文献