微生物-矿物相互作用:机制与重金属固定效应 被引量：5

1

作者 刘洵 赖潘民旺 +2 位作者 张敏 张超 郭军康 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期377-392,共16页

微生物-矿物相互作用是地表中最基本的地球化学过程,影响着重金属的迁移转化与生态效应.重金属胁迫下,微生物演化出了一系列适应机制,改变着矿物的表面反应活性,而矿物反过来刺激着微生物的分泌活动.在两者的协同作用下实现了对重金属... 微生物-矿物相互作用是地表中最基本的地球化学过程,影响着重金属的迁移转化与生态效应.重金属胁迫下,微生物演化出了一系列适应机制,改变着矿物的表面反应活性,而矿物反过来刺激着微生物的分泌活动.在两者的协同作用下实现了对重金属的钝化.本文综述了微生物-矿物相互作用机制,并重点总结了微生物-硅酸盐矿物、微生物-铁矿物体系中微生物和矿物的协同作用对重金属的固定机制.微生物与矿物之间的作用机制主要包括生物力学和生物化学作用.一些真菌、放线菌能利用菌丝沿着矿物晶面、解理、裂缝和晶界,在纳米尺度上对矿物进行穿插、挤压、剥蚀等生物力学作用,甚至形成矿物隧道化.而大多数微生物主要通过分泌铁载体、有机酸以及氧化还原作用改造矿物.两者相互作用改变着矿物表面及微生物活性,影响着重金属的形态.微生物-硅酸盐矿物体系主要通过提高固有活性位点利用率,增加额外吸附位点,改变与重金属的作用方式,影响矿物或微生物内部分散性,破坏矿物的结构,改变微生物的分泌活动等方式实现重金属的钝化.而微生物-铁矿物体系则主要通过加速电子转移的方式促进变价金属向低毒或无毒形态转变.期望本综述能为微生物-矿物联合修复重金属污染提供理论支持. 展开更多

关键词 微生物 矿物 重金属 环境修复 微生物-矿物相互作用

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不同比例黄铁矿对嗜酸微生物-辉锑矿相互作用的影响研究 被引量：1

2

作者 王艺蓉 陈璐 +5 位作者 刘红昌 周雨行 聂珍媛 陈宇新 陈豪 夏金兰 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期21-33,共13页

针对辉锑矿(Sb_2S_3)的嗜酸微生物溶解过程,研究不同比例黄铁矿(FeS_2)对嗜酸微生物-辉锑矿相互作用的影响。结果表明,微生物群落门水平丰度最高的为变形菌门(Proteobacteria),是主要的锑耐受菌;属水平丰度最高的为嗜酸硫杆菌属(Acidith... 针对辉锑矿(Sb_2S_3)的嗜酸微生物溶解过程,研究不同比例黄铁矿(FeS_2)对嗜酸微生物-辉锑矿相互作用的影响。结果表明,微生物群落门水平丰度最高的为变形菌门(Proteobacteria),是主要的锑耐受菌;属水平丰度最高的为嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus),是酸性矿山环境的代表性优势属。SEM-EDS结果表明,微生物作用体系中,Sb_2S_3∶FeS_2为1∶1和1∶2时,矿物残渣表面发现较多腐蚀坑及细微颗粒,且Sb_2S_3∶FeS_2为1∶1时矿物界面反应更强。XRD和XPS结果表明,FeS_2促进了嗜酸微生物对Sb_2S_3的氧化分解及硫的氧化。Tafel极化曲线和交流阻抗结果表明,Sb_2S_3∶FeS_2为1∶1时微生物作用体系腐蚀电流密度最大,电荷转移阻抗最小。结果对理解锑矿区锑的迁移转化和环境归趋,进一步促进锑污染治理技术的发展具有重要意义。 展开更多

关键词 辉锑矿 黄铁矿 嗜酸微生物 矿物-微生物相互作用 微生物群落

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微生物调节CO_(2)封存研究进展

3

作者 宋文涛 李术艺 +8 位作者 何宇 王鑫航 郭天赐 胡娜 胡译丹 蒋永光 姜舟 石良 董依然 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第4期323-336,共14页

二氧化碳(CO_(2))是一种重要的温室气体,其大气浓度的持续上升对全球气候变化和环境造成了显著影响。系统介绍了CO_(2)封存的多种形式,如地质封存和生物封存,并重点探讨了不同CO_(2)封存环境系统中的微生物作用及其生物地球化学过程。... 二氧化碳(CO_(2))是一种重要的温室气体,其大气浓度的持续上升对全球气候变化和环境造成了显著影响。系统介绍了CO_(2)封存的多种形式,如地质封存和生物封存,并重点探讨了不同CO_(2)封存环境系统中的微生物作用及其生物地球化学过程。结果发现:目前研究较多的CO_(2)封存环境系统包括深地和土壤碳封存环境系统,其中微生物活动对CO_(2)封存产生积极影响;海洋碳封存环境系统中也存在微生物碳泵的复杂作用;微生物和矿物之间的协同作用对于长期稳定的碳封存至关重要。未来研究需要进一步深入理解微生物与矿物在不同封存环境中的相互作用机制,以提高CO_(2)封存的效率和稳定性。深入理解这些过程,将有利于更好地设计和优化CO_(2)封存策略和碳通量管理,有效应对气候变化。 展开更多

关键词 CO_(2)封存 环境系统 微生物碳泵 微生物-矿物相互作用

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黄色黏球菌/铜绿假单胞菌-离子型稀土矿相互作用比较研究 被引量：2

4

作者 王梦园 黄诗云 +5 位作者 刘红昌 刘洋 李京娜 聂珍媛 夏金兰 王军 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期11-20,45,共11页

以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象,比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形... 以稀土矿区环境中常见的黄色黏球菌和铜绿假单胞菌为对象,比较研究这两种细菌及其发酵液与离子型稀土矿相互作用过程中的溶液行为;利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和傅里叶红外光谱等手段分析作用前后细胞和矿物相的形态、结构、稀土元素分布和官能团变化。结果表明,黄色黏球菌、铜绿假单胞菌对稀土矿物作用过程具有一定差异性,在溶浸稀土矿过程中,铜绿假单胞菌直接作用体系相比发酵液间接作用体系溶浸稀土离子效果更好,而黄色黏球菌直接作用体系弱于发酵液间接作用体系。此外,稀土矿物的存在可以促进黄色黏球菌脂质和蛋白组分的分泌,抑制其多糖组分的分泌,而对铜绿假单胞菌,稀土矿物的存在对脂质和蛋白组分分泌影响较小,但促进了多糖组分的分泌。 展开更多

关键词 离子型稀土矿 黄色黏球菌 铜绿假单胞菌 矿物表征 微生物-矿物相互作用

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铀元素微生物地球化学循环研究进展 被引量：2

5

作者 夏庆银 刘龙成 牛玉清 《湿法冶金》 CAS 北大核心 2024年第5期483-488,共6页

铀元素是地球上广泛分布的放射性重金属元素之一,其地球化学循环过程受到多种微生物的调控。重点综述了微生物在铀元素形态转化过程中的作用机制,包括还原固定、非还原固定、氧化迁移及非氧化迁移。通过自然环境中铀元素-微生物之间相... 铀元素是地球上广泛分布的放射性重金属元素之一,其地球化学循环过程受到多种微生物的调控。重点综述了微生物在铀元素形态转化过程中的作用机制,包括还原固定、非还原固定、氧化迁移及非氧化迁移。通过自然环境中铀元素-微生物之间相互作用的探讨,分析了铀元素的迁移、转化和富集机制,从而为铀矿资源勘探开发、放射性含铀废料安全处置及重金属铀污染防治修复提供指导性意见。 展开更多

关键词 铀元素 微生物 生物地球化学循环 矿物-微生物相互作用 氧化还原反应

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两株土壤菌与蒙脱石相互作用的实验研究 被引量：5

6

作者 赵玉连 代群威 +3 位作者 董发勤 蒋沁芮 唐俊 陈武 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期767-773,共7页

微生物-矿物相互作用普遍存在于自然界中.本文主要目的是探讨两株土壤菌与蒙脱石相互作用过程.选取了土壤中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌各1株,分别与钙蒙脱石相互作用.在实验中,对葡萄糖消耗率、pH值随时间的变化趋势进行分析,发现蒙脱... 微生物-矿物相互作用普遍存在于自然界中.本文主要目的是探讨两株土壤菌与蒙脱石相互作用过程.选取了土壤中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌各1株,分别与钙蒙脱石相互作用.在实验中,对葡萄糖消耗率、pH值随时间的变化趋势进行分析,发现蒙脱石对两株土壤菌的生长有一定的缓冲促进作用.XRD分析结果表明,蒙脱石在与土壤菌作用后,矿物晶体结构发现变化,层间距增大,C轴方向堆垛有序程序降低;FTIR分析结果表明,蒙脱石与土壤菌作用后,不仅出现了来自土壤菌的新峰,而且粘土矿物结构基团分子环境也发生改变,说明土壤菌在生长代谢产物进入蒙脱石矿物层间域内,使得蒙脱石底面间距增大.对比两株土壤菌对蒙脱石的作用效果可知,革兰氏阳性菌起着主导作用.希望此研究能够为微生物-矿物相互作用各项机理研究探讨提供新线索. 展开更多

关键词 钙蒙脱石 土壤菌 微生物-矿物相互作用 层间距

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土壤菌与蒙脱石相互作用特性研究 被引量：1

7

作者 赵玉连 代群威 +3 位作者 董发勤 周世平 杨杰 陈文婷 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期397-401,共5页

为了探讨土壤菌与蒙脱石相互作用体系的特性,本文选取了11株吸附Sr2+效果较好的土壤菌株与提纯好的蒙脱石进行相互作用。通过对土壤菌与蒙脱石相互作用1d后培养液的pH值、葡萄糖(GLU)、Ca2+、Mg2+、Na+等的变化测试,比较了土壤菌株与蒙... 为了探讨土壤菌与蒙脱石相互作用体系的特性,本文选取了11株吸附Sr2+效果较好的土壤菌株与提纯好的蒙脱石进行相互作用。通过对土壤菌与蒙脱石相互作用1d后培养液的pH值、葡萄糖(GLU)、Ca2+、Mg2+、Na+等的变化测试,比较了土壤菌株与蒙脱石作用后的特性变化;利用XRD分析,对土壤菌作用后的蒙脱石层间距变化进行了初步研究。结果表明吸附Sr2+效果较好的菌株大多数消耗GLU,阴性菌占大多数;与蒙脱石作用1 d后,GLU消耗率提高。与蒙脱石作用后,溶液pH有所上升。离子溶出比例趋势:Ca2+>Mg2+>Na+。蒙脱石与土壤菌相互作用1d后,层间距都有所增大,层间距的扩增与GLU消耗呈现一定的关系。与革兰氏阴性菌相比较,革兰氏阳性菌与蒙脱石相互作用1d后,蒙脱石层间距的扩增较大。 展开更多

关键词 蒙脱石 层间距 土壤菌 微生物-矿物相互作用 放射性核素

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短小芽孢杆菌-蒙脱石相互作用实验研究 被引量：2

8

作者 赵玉连 代群威 +3 位作者 董发勤 许凤琴 邬琴琴 王岩 《岩石矿物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期939-944,共6页

主要探讨短小芽孢杆菌与钙基蒙脱石相互作用过程中的现象及机理。SEM结果显示,大量土壤菌黏附、包裹于蒙脱石表面。加入蒙脱石后,短小芽孢杆菌-钙基蒙脱体系中有机酸含量明显降低。XRD结果表明,短小芽孢杆菌作用后蒙脱石层间距增大,001... 主要探讨短小芽孢杆菌与钙基蒙脱石相互作用过程中的现象及机理。SEM结果显示,大量土壤菌黏附、包裹于蒙脱石表面。加入蒙脱石后,短小芽孢杆菌-钙基蒙脱体系中有机酸含量明显降低。XRD结果表明,短小芽孢杆菌作用后蒙脱石层间距增大,001面衍射峰钝化。FTIR显示作用后蒙脱石出现了来自于土壤菌的新峰,其他基团峰出现蓝移或红移现象。经二阶导数红外光谱分析验证,蒙脱石中确实出现了来自于土壤菌的其他基团振动,揭示土壤菌代谢产物进入蒙脱石层间域内的初步可能性,这将为矿物-微生物相互作用间的机理研究提供新依据。 展开更多

关键词 蒙脱石 FTIR 二阶导数红外光谱 短小芽孢杆菌 矿物-微生物相互作用

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铁氧化物-微生物界面电子传递的分子机制研究进展 被引量：18

9

作者 刘娟 李晓旭 +1 位作者 刘枫 张逸潇 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期39-47,159,共9页

在地表环境中,铁氧化物矿物可以作为微生物胞外呼吸的终端电子受体/供体、电子储存介质或种间电子传递介质促进环境微生物的新陈代谢。本文介绍了矿物-微生物直接界面电子转移方式中,铁氧化物矿物与组成微生物跨膜电子传输链的细胞色素... 在地表环境中,铁氧化物矿物可以作为微生物胞外呼吸的终端电子受体/供体、电子储存介质或种间电子传递介质促进环境微生物的新陈代谢。本文介绍了矿物-微生物直接界面电子转移方式中,铁氧化物矿物与组成微生物跨膜电子传输链的细胞色素蛋白之间的氧化-还原反应机制及其影响因素,从分子水平刻画了微生物利用矿物进行胞外呼吸的过程,有助于深入理解微生物驱动的矿物转化和元素地球化学循环。 展开更多

关键词 矿物-微生物相互作用 铁氧化物矿物 胞外电子传递 细胞色素蛋白

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生物地球物理:地球物理方法在研究生物地球化学过程中的应用和发展

10

作者 张弛 董毅 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2718-2729,共12页

微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量... 微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量和表征地表以下的物理特性变化,大量直接有效的证据表明这些方法还可以捕获孔隙介质中的生物地球化学变化的动态过程,包括监测微生物、微生物活动以及它们与矿物之间的相互作用.生物地球物理(Biogeophysics)作为勘探地球物理的一个新兴分支学科,包含了微生物学、生物地球科学以及地球物理勘测等多个学科,侧重于研究微生物与地质介质相互作用对地球物理场的影响.过去十几年在生物地球物理领域的研究充分表明和验证了地球物理勘测方法的独特优点(最小化侵入、时空连续及跨尺度运用),并为将传统勘测方法用于探索跨时间空间各尺度的地下生物地球化学动态过程提供了理论及实验依据.本篇综述将系统介绍生物地球物理学科的理论背景、发展和研究前沿.首先讨论微生物及其活动引起的孔隙介质中物理化学性质的变化.其次,将侧重于探讨微生物活动对包括地电法、电磁法、探地雷达以及地震法等不同地球物理场的响应.最后将讨论生物地球物理领域的机遇、挑战和潜在应用. 展开更多

关键词 生物地球物理 地球物理勘测方法 微生物过程 生物地球化学过程 微生物矿物相互作用

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应用矿物学未来和发展——第十一届国际应用矿物学大会综述

11

作者 赵学钦 董发勤 《岩石矿物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期194-198,共5页

以“应用矿物学未来和发展”为主题的第十一届国际应用矿物学大会于2013年7月8～10日在绵阳召开，会议发表的技术报告内容涉及环境与医用矿物学、工业矿物、生物矿物学与生物材料、先进材料、工艺矿物学、矿业与冶金、矿物结构与表面、... 以“应用矿物学未来和发展”为主题的第十一届国际应用矿物学大会于2013年7月8～10日在绵阳召开，会议发表的技术报告内容涉及环境与医用矿物学、工业矿物、生物矿物学与生物材料、先进材料、工艺矿物学、矿业与冶金、矿物结构与表面、矿物与微生物的相互作用、固体废物处理与资源化等9个方面。 展开更多

关键词 应用矿物学 工业矿物 工艺矿物学 矿物与微生物的相互作用

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