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-高校地质学报.PDF

2007 年 12 月，第 13 卷，第 4 期，621-629页 高 　校　地　质　学　报 December 2007，Vol. 13， No.4， p. 621-629 Geological Journal of China Universities 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 1 1 2 1 1 陆建军 ，陆现彩 ，王睿勇 ，王汝成 ，李 娟 ， 1 1 1 3 赵兴青 ，徐兆文 ，胡 欢 ，韩晓冬 （ 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学系, 南京 ； 1. 210093 2. 南京大学 生命科学学院，南京 210093 ；3. 南京大学 医学院，南京 210093 ） 摘要 ：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。 关键词 ：微生物氧化；分解机制；界面作用；金属硫化物；多金属矿山 中图分类号：Q939.99　　　　　文献标识码 ：Ａ　 　　　文章编号 ：1006-7493（2007）04-0621-09 微生物矿化和矿物微生物分解的产物具有独 已经成为世界性的重要环境问题之一（谢先德， 特的结晶学、同位素组成和元素地球化学特征， 2001）。因此，系统研究和科学评价微生物活动 同时亦蕴涵着与生命活动、演化及环境变化等有 对自然界重金属元素的地球化学循环的影响及其 关的丰富信息（Gajdardziska-Josifovska et al, 2001; 环境污染效应，可为人类生存环境的评价和改 Garcia-Valles et al, 2003; Popa et al, 2004; Faivre et al, 善、发展高效的污染防治技术提供理论依据。 2005）。因此研究微生物与矿物相互作用及其产 1　微生物分解矿物的研究新进展 物中记录的地质地球化学信息，可以深化对地球 上生命演化和环境演变的系统认识。目前，微生 1.1　分解机制和分解速率 物与矿物的相互作用研究已经成为极具生命力和 微生物氧化硫化物的机理研究是国内外地质 发展前景的交叉学科（Weiner and Dove, 2003）， 学家、微生物学家和化学家争论的焦点之一。金 其发展不仅促进了生命科学、地球科学和化学等 属硫化物是地表环境中，特别是矿山中最不稳定 学科交叉，而且在材料研发和环境修复等工程学 的也是最为常见的矿物。微生物分解硫化物的过 领域得到了高度重视（Lottermoster, 2003）。 程，实质上是细菌氧化矿物中铁或硫的过程。在 探讨微生物参与的矿物分解过程是微生物– 微生物存在的情况下，Fe2+ 的氧化作用要比单纯的 矿物相互作用研究中的重要领域之一。在特定环 无机化学氧化速率快大约6个数量级（Singer et al, 境下（如多金属矿山、煤矿尾矿堆等），微生物 1