金属硫化物微生物氧化的机制和效应

论文摘要

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Fe2+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CO2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。

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 陆现彩,李娟,刘欢,李伟洁,王睿勇,陆建军

关键词: 金属硫化物,微生物,氧化机制,环境效应,生物冶金,元素循环

来源: 岩石学报 2019年01期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 表生地球化学教育部重点实验室南京大学地球科学与工程学院,内生金属矿床成矿机制国家重点实验室南京大学地球科学与工程学院,南京大学生命科学学院

基金: 国家“973”计划项目(2014CB846004),国家自然科学基金项目(41602029,41425009)联合资助

分类号: P578.2

页码: 153-163

总页数: 11

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