氧化锰矿物的生物成因及其性质的研究进展

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• 责任者：刘凡^c华中农业大学农业部亚热带农业资源与环境重点实验室^d1957^f教授 ; 冯雄汉 ; 陈秀华 ; 邱国红 ; 谭文峰 ; 贺纪正^c中国科学院生态环境研究中心
• 刊名：地学前缘
• 出版年：2008
• 卷期：15^b6总72
• 关键词：锰矿物 ; 生物作用20^a微生物 ; 环境影响评价 ; 细菌 ; 元素地球化学
• 页码：66～73
• 索书号：P206.6/208-8
• 图表：^c参58
• 分类号：0200,1700
• 文摘期号：2009/05

摘要

土壤中的氧化锰矿物是原生矿物风化和成土过程的产物，是最具反应活性的一类矿物，决定着环境中许多物质的形态、迁移和转化，在元素生物地球化学循环中起着重要的作用，其形成机制和环境效应备受关注。已有的研究表明，环境中氧化锰的形成与微生物作用紧密相关，微生物作用可使自然环境中的Mn(Ⅱ)氧化速率提高10⁵倍。参与Mn(Ⅱ)氧化的微生物在环境中广泛存在，已知的典型锰氧化细菌分布在变形菌门、放线菌门或厚壁菌门，它们均通过胞外聚合物中的多铜氧化酶来催化氧化Mn(Ⅱ)。细菌氧化Mn(Ⅱ)成Mn(Ⅳ)是酶催化的两个连续的快速单电子传递过程，Mn(Ⅲ)在溶液中以与酶结合的瞬时中间态出现。生物形成氧化锰的最初形态为层状锰矿物，与δ‐MnO₂或酸性水钠锰矿很类似，且结晶弱，粒径小，锰氧化度高，结构中的八面体空穴多，因而比化学形成的氧化锰具有更强的吸附、氧化等表面活性。环境中Mn(Ⅱ)微生物氧化及形成的Mn(Ⅲ)中间体与碳、氮、硫等生命元素的地球化学循环的关系令人关注。