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2007年 第13卷 第4期    刊出日期：2007-12-20

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生命活动中矿化作用的环境响应机制研究

鲁安怀

2007, 13(4):  613-620. 

摘要 ( 1828 )   PDF (456KB) ( 2196 )  

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生物矿化作用及其环境响应机制的研究，关键在于研究生命活动制约矿物形成、分解的机理及其环境响应机制，其内容主要包括生物矿化作用的机理、生物矿化作用的环境效应、生物矿化作用的调控理论和方法。可实现的研究目标是从多学科角度发展生物矿化作用的理论，阐明自然界中矿物－生物－重金属/POPs －水之间的相互作用机理与环境响应机制。有望揭示微生物控制重金属矿化的微观机制，提出微生物治理重金属污染原理；揭示半导体矿物－微生物协同作用降解POPs 机制，发展三元体系研究方法；揭示微生物促进多金属矿山硫化物分解机制，提出微生物分解矿物对生态环境影响的调控方法等。以促进地质生物学前沿交叉学科发展，形成未来环境污染防治重大新技术的科学基础。

多金属矿山环境中矿物的微生物分解及环境效应研究进展

陆建军

2007, 13(4):  621-629. 

摘要 ( 1640 )   PDF (551KB) ( 2860 )  

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多金属矿山矿物的分解不仅可以形成酸矿水，而且可释放大量有害元素，造成严重的环境污染。在矿物 分解、元素释放、迁移、沉淀和富集过程中微生物起了非常重要的作用。在总结微生物分解矿物的机制、微生 物–矿物界面作用及生物膜在矿物分解过程中所起的作用基础上，概述了酸矿水中微生物群落的特征和种系演 化，对矿山环境金属硫化物生物氧化释放的有害元素的微生物地球化学循环过程以及重金属元素对微生物氧化 作用的影响做了系统的论述并讨论了微生物在环境修复中的作用。

海水中钢铁锈层的微生物成因及其环境效应

段继周

2007, 13(4):  631-636. 

摘要 ( 2502 )   PDF (3429KB) ( 2395 )  

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研究了海水环境中钢铁腐蚀产物即锈层中的厌氧微生物群落和锈层矿物特征及其相关性。微生物富集培养和初步的分子生物学分析结果表明，海水钢铁锈层中至少生存有硫酸盐还原细菌和铁还原细菌两种厌氧细菌。使用扫描电子显微镜和电子能谱、X- 射线衍射仪等对锈层样品进行了矿物学观察和分析。在外锈层和中间锈层，主要是α, β, γ-FeOOH 等铁（水合）氧化物。铁水合硫酸盐即绿锈则主要出现在内锈层。初步讨论了厌氧细菌作用下的铁腐蚀矿物生成和转化过程，并提出钢铁锈层微生物和矿物在海洋环境的微生物修复中可能具有重要作用。

多糖调制氢氧化铁矿化结晶作用研究

孙振亚

2007, 13(4):  637-643. 

摘要 ( 1928 )   PDF (1887KB) ( 2473 )  

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以葡聚糖和壳聚糖为有机基质，进行铁的生物（有机质）矿化模拟实验，研究多糖对氢氧化铁凝胶矿化结晶行为的调控作用。实验结果表明，氢氧化铁凝胶在多糖分子中成核、生长，通过有机大分子的自组装作用，形成纳米级的正方纤铁矿（β-FeOOH）。产物的形状、大小及其结构类型由多糖分子的结构和浓度决定。

卵磷脂与双甘氨肽对碳酸钙变体和表面微结构的影响

倪 杰

2007, 13(4):  644-650. 

摘要 ( 1932 )   PDF (1877KB) ( 1600 )  

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许多生物矿化作用过程都与其不寻常的膜的组成和结构密切相关。作为双亲分子的磷脂，是生物膜的重要组成成分之一。运用以粉末X- 射线衍射、扫描电子显微镜和动态光散射技术等实验手段，研究了卵磷脂（PC）和双甘氨肽参与下的碳酸钙矿化过程。结果表明，PC 在溶液中形成的脂质体结构，导致了方解石（calcite）表面多孔结构的形成，且其含量的改变，可有效地调控方解石表面孔隙的孔径大小，并在一定程度上促进球霰石（vaterite）的生长和稳定；而PC 在溶液表面形成的膜脂层，则通过静电力与双甘氨肽相互作用，有效调控膜脂层下矿物的形成。

微生物矿化机制研究中的介观分析技术——以微生物与六价铬相互作用为例

栗 斌

2007, 13(4):  651-656. 

摘要 ( 1776 )   PDF (1908KB) ( 2742 )  

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微生物矿化的微观机理研究是当前地质微生物学的研究热点之一。以苍白杆菌与铬相互作用的研究为例，阐述了各种介观方法在微生物矿化模拟实验及微观机理研究中的应用。该研究借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及X 射线吸收精细结构谱（XAFS）等表面与纳米表征手段，获得了铬还原菌与六价铬作用过程中的微观结构信息，包括菌体的形貌变化、铬在菌体内外的分布和成晶情况、非晶态还原产物的离子价态以及局域配位环境。研究结果将有利于揭示微生物与重金属相互作用机理，对其它类似体系的研究亦有借鉴意义。

微生物-矿物接触模式影响矿物溶解机制的实验研究——以多粘芽孢杆菌参与下的微纹长石溶解为例

周跃飞

2007, 13(4):  657-661. 

摘要 ( 1429 )   PDF (921KB) ( 1577 )  

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微生物可通过直接和间接作用方式影响硅酸盐矿物的溶解。在细菌生长的不同阶段，这两种方式的贡献有所差异。利用微孔滤膜进行了一系列实验，研究了多粘芽孢杆菌对微纹长石溶解的影响。结果表明，在细菌生长的0~96 h 内，细菌及代谢产物能通过直接和间接作用共同促进微纹长石的溶解，但微纹长石中各元素的溶出在方式上有一定的差别，K 和Si 的溶出主要受间接作用的影响，而Al 的溶出主要受直接作用的影响。在稳定期和衰亡期，细菌及代谢物均对K，Al，Si 三种元素的溶出起较强的促进作用。在长石溶解的过程中，细菌的生长消耗、细菌表面络合作用、代谢物络合作用等均是影响离子浓度变化的重要因素，三种作用的协同效应，使得实验溶液中离子浓度随细菌生长表现出不规则变化的特点。

矿物培养影响微生物群落的ERIC研究

肖升木

2007, 13(4):  662-668. 

摘要 ( 1390 )   PDF (1878KB) ( 1486 )  

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从江西东乡铜矿、江西银山铅锌矿和广东云浮硫铁矿三地采集了酸性矿坑水样品，用ERIC方法（肠细菌重复内源同源序列方法）分析了经不同矿物培养后的微生物变化情况。结果发现：不同矿山酸性矿坑水样品的化学性质及其微生物组成存在很大差异，同一样品经不同矿粉培养后微生物群落也会发生比较大的变化；样品经组成相似的能源物质培养后，其微生物群落结构也越相似。确定了ERIC方法用于酸性矿坑水样品时的最佳扩增体系和反应程序。

硅酸盐细菌在矿物表面上的吸附及其选择性——以正长石和黑云母为例

程良娟

2007, 13(4):  669-674. 

摘要 ( 1956 )   PDF (911KB) ( 1690 )  

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以硅酸盐细菌和正长石、黑云母为实验材料， 研究了正长石和黑云母单独存在以及二者共存时，吸附时间和细菌浓度对硅酸盐细菌在其表面上吸附行为的影响。研究结果表明：1）硅酸盐细菌在正长石和黑云母上单位面积吸附量达到最大的时间分别为40 min 和30 min，对应的细菌浓度分别为25×106 个/mL 和30×106 个/mL；2）在细菌浓度相同时，无论是在正长石和黑云母单一矿物体系还是在二者共存体系中，正长石表面的单位面积吸附量始终大于黑云母；3）在正长石和黑云母共存体系中，硅酸盐细菌倾向于选择性吸附在正长石上，而且细菌浓度越大这种倾向越明显。实验结果有可能为研究矿物的微生物风化机理提供重要的信息。

多粘芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）吸附Cu2+的实验研究

丁　雨

2007, 13(4):  675-681. 

摘要 ( 1636 )   PDF (713KB) ( 2235 )  

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细菌表面往往存在多种化学基团，能够通过吸附作用影响环境流体中金属元素的活动性，从而与表生条件下的元素富集、矿物成核结晶等地球化学过程密不可分。为了深入认识细菌吸附作用的地球化学意义和环境效应，揭示细菌吸附金属离子的热力学行为，选择了多粘芽孢杆菌（Paenibacillus polymyxa）为研究细菌，系统开展了滴定实验和Cu2+吸附实验。通过连续酸滴定方法分析了细菌表面的化学特征，发现多粘芽孢杆菌在pH值为7.54~6.50范围内，表面带负电荷，表现出质子吸附行为；设计开展了Cu2+吸附实验，发现溶液的pH值对Cu2+吸附有一定影响，可能存在Cu2+与细菌表面质子的交换作用；根据Cu2+吸附等温线拟合计算，发现吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附模型，根据Langmuir模型计算得到每个细胞的Cu2+饱和吸附量高达1.69×10-7 mg。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)降解萘的动力学研究

方世纯

2007, 13(4):  682-687. 

摘要 ( 1290 )   PDF (712KB) ( 1336 )  

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枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) HBS-4是从油田中分离出来的一株能高效降解有机物萘的菌株。当萘的初始浓度为100 mg时，该菌株在pH为8.0，温度为40℃下具有较好的降解效果，作用69 h能降解50%以上的萘。通过HBS-4菌株降解萘的动力学研究，在Williams结构模型的基础上建立了HBS-4作用萘的四组分动力学模型，并用此模型解释菌株HBS-4在降解萘的过程中，葡萄糖含量、菌液浓度、pH、Eh随时间的变化特征。

污水人工快速渗滤系统中氨氧化菌16S rDNA的DGGE分析

马鸣超

2007, 13(4):  688-693. 

摘要 ( 1506 )   PDF (1252KB) ( 1829 )  

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为了研究污水人工快速渗滤系统（CRI）中氨氧化菌的空间分布规律以及NH4-N在CRI中的迁移转化机理，从深圳运行中的CRI系统砂层填料中以5~10 cm间隔垂直取12个样品，对其氨氧化菌的16S rDNA 进行DGGE分析。结果表明，CRI系统中氨氧化菌菌群随着深度的增加先增多后减少，在表层至10 cm处氨氧化菌约有4~5种组成，主要由某些以有机氮为降解底物的微生物和进水中被砂粒介质截流吸附的微生物组成；在20~90 cm范围内氨氧化菌增加至9种左右，多样性最为丰富，是亚硝化作用发生的主要区域；而在100 cm以下的范围，由于NH4-N浓度的降低或系统复氧不足，氨氧化菌迅速减少至5~6种。该研究结果证明了氨氧化菌在快渗池内分布范围的变化对NH4-N去除率的影响，即氨氧化菌在快渗池内分布的越接近中上层，对NH4-N的去除效果越好。关于CRI系统中氨氧化菌的空间分布规律及其与NH4-N 去除率关系的认识，为工艺改进和效果提高提供了理论基础。

杭州河上地区新元古代火山岩与侵入岩的岩浆同源性

卢成忠

2007, 13(4):  694-702. 

摘要 ( 2045 )   PDF (824KB) ( 1567 )  

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杭州河上地区是浙西北上元古界上墅组火山岩发育的典型地区，同时还发育新元古代辉绿岩和碱长花岗岩板状复合浅成侵入体。火山岩与侵入岩在空间上密切共生，形成时间相近，皆为晋宁晚期构造岩浆活动的产物。火山喷发并伴随的岩浆侵入经历了两个阶段，每个阶段的火山岩与侵入岩在岩石类型、岩石化学和地球化学方面具有相似性或一致性，稀土元素分布型式基本一致，说明每个阶段的火山岩与侵入岩来源于同一岩浆源，均是同源岩浆活动的产物。第一阶段上墅组基性火山岩与次坞辉绿岩体起源于亏损程度较低的地幔，或来源于亏损地幔的岩浆受到陆壳物质的混染；第二阶段上墅组酸性火山岩与道林山碱长花岗岩体可能起源于地壳中既含有基性地壳组分和又含有酸性地壳组分的源区的部分熔融。

柴达木盆地北缘中侏罗统大煤沟组七段烃源岩有机地球化学特征及生烃潜力

刘云田

2007, 13(4):  703-713. 

摘要 ( 1795 )   PDF (3670KB) ( 1982 )  

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柴达木盆地北缘地区在中侏罗世晚期，即大煤沟组七段（J2d7）时演化至最大湖侵期，发育了一套湖相泥页岩。通过对区内鱼卡煤矿井下样品的实测分析，结合先前报道的研究成果，确认了这套湖相泥页岩为优质烃源岩，藻类体、角质体和孢子体是这套源岩的主要生烃显微组分，有机质类型最好可达II1型。热演化研究表明，该套源岩在不同构造单元处于差异热演化阶段，既可生油亦可生气。虽然J2d7段烃源岩在平面上不同凹陷区具有一定的非均质性，但其生烃潜力，特别是在赛什腾—鱼卡凹陷地区，完全可与我国西北地区其它侏罗系优质烃源岩相媲美。长期以来，下侏罗统烃源岩被认为是柴北缘地区的主要油气源，J2d7段优质烃源岩的确认，对于深化柴北缘地区的油气勘探和地质研究具有重要意义。

胜利油区古近系地层水性质对储层物性的影响

王 伟

2007, 13(4):  714-721. 

摘要 ( 2487 )   PDF (3135KB) ( 1717 )  

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以胜利油区古近系为例，利用数学统计方法和镜下微观资料，探讨了研究区古近系地层水的分布和演化特征，阐述了地层水对储层物性产生影响的机理。对油区内主要凹陷地层水资料和储层物性之间的统计分析表明，在同一沉积盆地中，受沉积环境影响的地层水是影响碎屑岩储层成岩作用最根本的因素，它在纵向和横向分布上的规律性影响着储层物性演变。进而总结了地层水性质和碎屑岩储层物性之间的4种对应关系，得出根据地层水矿化度、碳酸盐含量的高低和储层物性的优劣可以判断储层成岩环境和物性演化历史的认识。

热液硬石膏流体包裹体的显微测温实验研究——石膏子晶的形成对盐度和均一温度测量的影响

吴雪枚

2007, 13(4):  722-729. 

摘要 ( 2959 )   PDF (2034KB) ( 2494 )  

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硬石膏是海底热液多金属硫化物矿床中常见的少数几种透明矿物之一，是流体包裹体研究的主要对象。对Juan de Fuca 洋脊 Endeavour 段的黑烟囱样品中硬石膏流体包裹体的显微观察发现包裹体内含有石膏子晶。显微测温研究也发现包裹体冷冻到-50℃后，再放置12小时，通常会发育新的石膏子晶。通过反复测定石膏子晶生成前后冰点的变化，发现石膏的生成使得冰点大幅降低，相应地提高残留流体的盐度（上升0.32%~1.6% NaCleq.）。流体包裹体中石膏生成是硬石膏水化和硬石膏溶解造成溶液过饱和沉淀石膏共同作用的结果，其中硬石膏水化起了主要作用，溶液过饱和沉淀石膏为硬石膏水化提供了有利条件。冷冻条件下和/或储藏时间越长，硬石膏水化对盐度的影响越大。加热包裹体到130℃能使石膏分解，释放出所结合的水分子，恢复包裹体的原始盐度。而石膏的生成对均一温度的测量没有影响。

利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿

周 玮

2007, 13(4):  730-736. 

摘要 ( 1825 )   PDF (2278KB) ( 2428 )  

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：针铁矿（Gt）和赤铁矿（Hm）是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低，常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法，可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示，样品加热到300℃后，针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化，赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%，针铁矿含量约为0.5%～1%。