铁矿物的生物矿化形成及胞外多聚物的调控作用

详细信息    查看官网全文

• 论文作者：熊慧欣 ; 陆现彩 ; 王汝成
• 年：2016
• 作者机构：南京大学地球科学与工程学院;扬州大学环境科学与工程学院;
• 论文关键词：氧化亚铁硫杆菌 ; 胞外多聚物 ; 铁矿物 ; 重金属
• 会议召开时间：2016-10-21
• 会议录名称：2016年全国矿物科学与工程学术研讨会摘要集
• 语种：中文
• 分类号：TB39
• 学会代码：EUGQ
• 会议名称：2016年全国矿物科学与工程学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国矿物岩石地球化学学会矿物岩石材料专业委员会、中国矿物岩石地球化学学会环境矿物学专业委员会、中国矿物岩石地球化学学会矿物物理矿物结构专业委员会、中国矿物岩石地球化学学会成因矿物学专业委员会、中国矿物岩石地球化学学会新矿物分类及命名专业委员会、中国硅酸盐学会工艺岩石学分会、中国地质学会矿物学专业委员会、中国复合材料学会矿物复合材料专业委员会（筹）、西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室
• 学会名称：中国硅酸盐学会
• 页数：2
• 文件大小：89k
• 原文格式：O
• 会议级别：全国

摘要

随着生物矿化研究工作的开展,科研者对自然界含孔道结构的碳酸盐、硅酸盐和铁锰氧化物等矿物材料的生物矿化形成机理及影响因素进行了大量研究[1-3]。环境矿物材料研究领域学者鲁安怀教授[2]对生命过程中矿化作用的环境响应机制进行了精辟分析。近年来,铁矿物的微生物矿化形成及对重金属等污染物的衰减和钝化,在地质成矿、化学、生物学与环境科学等研究领域日益受到人们的关注。本工作主要针对羟基铁矿物的晶型孔道结构离子SO_4~(2-)/Cl~-与水环境污染物中存在的金属或非金属元素的含氧根离子或其它阴离子的结构相似性,展开铁矿物的生物矿化及其环境功能效应研究。晶型孔道结构含SO_4/Cl羟基铁矿物,普遍存在于富含Fe、SO_4~(2-)、Cl~-酸性矿山废水、土壤和沉积物等地表环境中。在酸性环境中的氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)可促进次生高铁矿物施威特曼石和黄钾铁矾等形成,这些生物成因铁矿物通过吸附、共沉淀、结构元素的结合和取代等机制,能够有效去除污染环境中的重金属等有毒有害元素。另一方面,铁细菌可催化铁的氧化或促进铁的聚集,其胞外有机物可与铁络合,经氧化、水解、沉淀作用和稳定化作用,形成铁矿物[4-6]。可见,生物成因铁矿物是"微生物-矿物-环境"交互作用的重要媒介,A.ferrooxidans及其分泌物与生物矿化作用密切相关。我们具体探讨了非离子表面活性剂、重金属对铁矿物的生物矿化形成及该过程中对污染元素去除的影响,以揭示生物矿化原理和污染物的去除机制。研究结果表明,铁矿物的生物矿化形成易受环境温度与pH值、介质溶液中的有机化合物(如表面活性剂)和阴离子(如Cl~-、SO_4~(2-))、阳离子(如K~+、Na~+、NH_4~+)等因素的影响。细菌氧化Fe2+能力在适宜浓度非离子表面活性剂培养介质中不会受到影响;非离子表面活性剂作用下可增强铁细菌对重金属的适应性及提高细菌氧化Fe2+的能力。铁细菌EPS溶液中铁矿物产物随着反应时间的延长会发生相转化,EPS可促进铁矿物的形成;高温度可促进铁矿物的形成及其相转化;高浓度As(III)(80mg/L,)会阻碍铁矿物的相转化和产物的颗粒形貌。含外源Na~+或NH4~+盐的细菌EPS溶液中,随着反应的延长,铁矿物相会发生转化;EPS可促进铁矿物的形成;不同摩尔比Cl/SO_4和Na~+/NH4~+均会影响铁矿物相转化及产物颗粒形貌。

引文

[1]崔福斋.北京:清华大学出版社,2007.
    [2]鲁安怀.高校地质学报,2007,13,613-620.
    [3]鲁费怀等.科学,2012,64,14-17.
    [4]Bigham J.M.et al.Geochimica et Cosmochimica Acta,1990,54,2743-2758.
    [5]Chan C.S.et al.Geochimica et Cosmochimica Acta,2009,73,3807-3818.
    [6]Xiong H.X.,Guo R.Environmental Science and Technology,2011,45,235-240.