生命活动中矿化作用的环境响应机制研究-高校地质学报.PDF

2007 年 12 月，第 13 卷，第 4 期，613-620页 高 　校　地　质　学　报 December 2007，Vol. 13， No.4， p. 613-620 Geological Journal of China Universities 生命活动中矿化作用的环境响应机制研究 鲁安怀 （北京大学 地球与空间科学学院，北京 100871 ） 摘要：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。 关键词：生物矿化作用；环境响应机制；矿物与微生物交互作用 中图分类号：Q939.99； 　　　　文献标识码：A　　　 文章编号：1006-7493（2007）04-0613-08 新前沿领域受到普遍重视（Knoll， 2003），被认 １　 引言 为是近几年随着重大科学发现及新技术发展而产 　　长期以来人们对有机界生物净化功能开展过 生的新领域。将岩石圈与生物圈结合起来开展研 深入研究，并得到广泛应用。近些年来，我们提 究，属于地球科学和生命科学跨学科交叉研究领 出无机界矿物自净化作用（鲁安怀， 1999），发掘 域。其中地质微生物学研究是当今国际上最为活 出与有机界生物方法相当的无机界矿物治理环境 跃的科学前沿研究之一（陈骏等， 2005）。 污染天然自净化功能，发展了环境污染治理与环 　　生物矿化作用是在有机基质全程参与调控与 境质量修复的新方法（鲁安怀， 2005）。在庞杂的 诱导下形成矿物的过程（崔福斋， 2007）。开展生 自然净化系统中，有机作用参与的无机净化过程 命活动中矿化作用的环境响应机制研究，旨在以 以及无机作用参与的有机净化过程无所不在，环 地质生物学理论为指导，以矿物与生物交互作用 境中重金属的释放、运移与固定以及有机物的迁 为切入点，以蛋白质→细胞→群落为主线，以微 移、转化与降解，无不受到微生物与矿物交互作 生物-矿物-重金属/POPs-水体系为对象，揭示生 用的显著影响。加强无机界与有机界交叉点上矿 命活动中矿化作用的机理及其环境响应机制，有 物与生物交互作用机理研究及其完整的自净化功 望发展地质生物学前沿交叉学科，形成未来环境 能开发，可成为加强有机界与无机界融合研究的 领域中污染防治重大新技术的科学基础。 最佳切入点。事实上，在地球表层系统的关键带 2　生物矿化作用 中岩石圈与生物圈相互影响，研究矿物参与生物 作用以及生物参与矿物作用业已成为矿物学环境 　　自从德国学者Schmidt （1924）首次系统介绍 属性之一（鲁安怀， 2000）。 了生物矿化现象以来，生物矿化作用得到了大量 　　地质生物学（Geobiology）作为地球科学中崭 研究