当前位置:主页 > 科技论文 > 地质论文 >

类芽孢杆菌SB-6菌株对2:1型粘土矿物风化的影响及机理

发布时间:2018-06-06 23:12

  本文选题:蛭石 + 蒙脱石 ; 参考:《南京农业大学》2015年博士论文


【摘要】:粘土矿物的转变过程总体上反映了土壤的形成过程。因此,对粘土矿物的风化过程及风化产物开展系统的研究,有助于深刻理解土壤的形成与演变、地球的生态系统演化及元素地球化学循环。研究表明,微生物不仅能够促进矿物的风化,还能加快矿物的转变,甚至形成新的矿物。但到目前为止,在矿物与微生物相互作用的研究中,研究者主要关注的是营养元素的释放效果,缺乏对矿物转变方向及风化机理等的综合研究。本文选择土壤中三种常见的2:1型粘土矿物—蛭石、蒙脱石、伊利石为矿物材料,以土壤中常见的类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)为微生物材料,通过一系列的粘土矿物-细菌相互作用实验,研究了粘土矿物对类芽孢杆菌SB-6菌株的吸附作用及对其分泌物的影响,重点研究了SB-6菌株作用下粘土矿物结构的变化及元素的溶出规律。本文试图为阐明细菌作用下粘土矿物的风化机理提供科学依据。本文的主要研究结果包括五个方面:(1)类芽孢杆菌SB-6菌株可以加快粘土矿物的风化,主要表现在:粘土矿物-细菌作用后的溶液中主要阳离子浓度均明显高于灭活菌对照实验;随着培养时间的延长,蛭石、蒙脱石的结晶度(V/P比值)呈现下降趋势,伊利石的衍射峰强度比值(1001/1003)和开形指数(Ns)呈上升趋势,这些均表明它们的结晶度有所降低;蒙脱石和伊利石在风化过程中还形成了新生矿物;对照实验中无此现象。(2)矿物结构的变化及新生矿物的形成表明,粘土矿物之间存在如下的演化方向:蒙脱石→伊利石→埃洛石。(3)计算结果表明,金云母/蛭石混层结构中蛭石的比例没有发生明显变化。部分蒙脱石转变为伊利石;在蒙脱石风化实验的后期(第50d以后,此时pH值6),蒙脱石层间域释放出的Ca~(2+)与细菌新陈代谢作用形成的碳酸根离子结合形成方解石。伊利石风化实验的后期,风化产物中出现埃洛石和方解石。(4)细菌分泌的有机酸通过酸解和络合作用促进元素从矿物的晶格和层间释放出来。细菌分泌的胞外多糖对矿物的风化没有明显的促进作用,但可能在碳酸盐矿物的形成过程中充当了成核模板。(5)粘土矿物对SB-6菌株生理特性的影响表现明显。在不同矿物存在时,细菌代谢物种类及浓度等具有明显差异。细菌的生理特性与矿物的种类有关。(6)在SB-6菌株的作用下,三种粘土矿物的风化强弱顺序为蒙脱石伊利石蛭石。
[Abstract]:The transition process of clay minerals reflects the formation process of soil in general. Therefore, a systematic study of the weathering process and weathering products of clay minerals is helpful to understand the formation and evolution of soil, the evolution of the earth's ecosystem and the geochemical cycle of elements. The results show that microbes can not only promote the weathering of minerals, but also accelerate the transformation of minerals, and even form new minerals. But up to now, in the study of the interaction between minerals and microorganisms, the researchers mainly pay attention to the release effect of nutrient elements, and lack of comprehensive research on the direction of mineral transformation and weathering mechanism. Three common 2:1 clay minerals in soil, vermiculite, montmorillonite and Illite, were selected as mineral materials. The adsorption of clay minerals on Bacillus SB-6 strain and the effect of clay minerals on its secretion were studied by a series of experiments on the interaction between clay minerals and bacteria. The variation of clay mineral structure and the dissolution of elements under the action of SB-6 strain were studied. This paper attempts to provide a scientific basis for elucidating the weathering mechanism of clay minerals under the action of bacteria. The main results of this study include five aspects: Bacillus SB-6 can accelerate the weathering of clay minerals. The main results are as follows: the concentration of main cations in the solution after the action of clay minerals and bacteria is obviously higher than that in the control experiment of inactivated bacteria; With the increase of culture time, the crystallinity of vermiculite and montmorillonite (V / P) decreased, the diffraction peak intensity ratio of Illite (1001 / 1003) and the open shape index (Ns) increased, which indicated that the crystallinity of vermiculite and montmorillonite decreased. Montmorillonite and Illite also formed new minerals during weathering. The results show that the ratio of vermiculite to vermiculite in the mixed layer structure of phlogopite / vermiculite does not change obviously. Some of the montmorillonite was transformed into Illite, and at the later stage of the weathering experiment (after 50 days, when the pH value was 6?), the Ca~(2 released from the interlayer domain of montmorillonite combined with the carbonate ions formed by the metabolism of bacteria to form calcite. In the late stage of Illite weathering experiment, the organic acids secreted by the bacteria Eilorite and calcite. 4) the organic acids secreted by bacteria promoted the release of elements from the lattice and interlayer of minerals through acidolysis and complexation. Exopolysaccharide secreted by bacteria did not promote the weathering of minerals, but it may act as a nucleation template. 5) the effect of clay minerals on the physiological characteristics of SB-6 strains was obvious. In the presence of different minerals, the species and concentrations of bacterial metabolites were significantly different. Under the action of SB-6 strain, the weathering order of the three clay minerals was montmorillonite Illite vermiculite.
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P512.1;Q93

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张振儒;温世达;马乐群;;我国某些粘土矿物的电子显微镜研究[J];地质与勘探;1977年01期

2 薜金声;王德文;;关于海洋底质粘土矿物学研究方向的问题[J];海洋科技资料;1978年01期

3 William D.Johns ,任大伟;1980年粘土矿物概况[J];地质地球化学;1982年06期

4 何良彪;黄河三角洲近岸区粘土矿物的分布图式[J];科学通报;1983年09期

5 曾昭祥;从沉积物(岩)中提取粘土矿物的简易方法[J];矿物岩石;1983年03期

6 蔡秀成;粘土矿物的电子自旋共振[J];地质地球化学;1985年04期

7 方邺森;粘土矿物的分类[J];海洋地质与第四纪地质;1985年02期

8 张汝藩,李康,孙松茂;扫描电镜在粘土矿物研究中的应用[J];地质科学;1986年04期

9 赵蕙敏;某些粘土矿物在电镜中脱失晶格水的实验研究[J];科学通报;1987年10期

10 C.D.Curtis ,刘羽;分析透射电镜在成岩粘土矿物研究中的应用[J];地质地球化学;1989年01期

相关会议论文 前10条

1 张天乐;王宗良;;《中国粘土矿物的电子显微镜研究》(1978)[A];中国地质科学院矿床地质研究所文集(18)[C];1986年

2 张倩;杨琛;党志;;泰乐菌素在粘土矿物上的吸附特征[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

3 周慧堂;;粘土矿物加工的细度以及其对应用性能的影响[A];2012首届饲料脱霉技术研讨会暨霉菌毒素吸附剂大会论文集[C];2012年

4 葛传芝;闵际坤;;滇池科1井粘土矿物的初步研究[A];中国地质科学院成都地质矿产研究所文集(5)[C];1984年

5 曲永新;张永双;冯玉勇;张加桂;;中国膨胀土粘土矿物组成的定量研究[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年

6 刘显东;陆现彩;王汝成;周会群;;基于量子力学模拟的粘土矿物结构及表面反应性研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年

7 王林江;谢襄漓;;粘土矿物材料在阻燃技术中的应用前景与问题[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年

8 郑启明;刘钦甫;申琦;;黑龙江侏罗纪含煤地层粘土矿物研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年

9 李学杰;汪品先;徐彩珍;徐元爱;;南海西部表层沉积物粘土矿物分布与物源分析[A];海洋地质、矿产资源与环境学术研讨会论文摘要集[C];2006年

10 袁鹏;刘红梅;刘冬;吴大清;;油气形成过程中粘土矿物的催化作用:几点思考[A];2012年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 本报记者 叶青 实习生 龙小雄;视土为金的研究者[N];广东科技报;2010年

2 孝文;火星存在粘土矿物迹象[N];中国矿业报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 王朝文;青藏高原北缘新生代盆地沉积物粘土矿物特征及其对构造与气候演化的指示[D];中国地质大学;2015年

2 孙垦;天然粘土矿物的有机改性及其对阴离子型PPCPs的吸附研究[D];中国地质大学(北京);2016年

3 任笑吟;类芽孢杆菌SB-6菌株对2:1型粘土矿物风化的影响及机理[D];南京农业大学;2015年

4 韩文;长江中下游红土剖面中粘土矿物的风化淋滤与过渡相结构研究[D];中国地质大学;2014年

5 赵健;软岩粘土矿物的掺杂机制及其吸附特性[D];中国矿业大学(北京);2013年

6 苏凯;改性粘土矿物去除硝酸根离子的试验研究[D];西南交通大学;2013年

7 孙庆峰;青海共和盆地达连海岩芯粘土矿物与末次冰消期以来环境变化探讨[D];兰州大学;2009年

8 刘邓;不同厌氧微生物功能群对粘土矿物结构Fe(Ⅲ)的还原作用及其矿物转变[D];中国地质大学;2012年

9 王风华;王庄—宁海地区砂岩储层敏感性机理研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年

10 孙慧敏;粘土矿物胶体对铅的环境行为影响研究[D];西北农林科技大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 汪丹;异化铁还原菌与有机粘土矿物相互作用实验研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 宋华萍;赤红壤区粘土矿物对土壤有机质的固存与转化机理的研究[D];广西大学;2015年

3 刘莉红;皖南红土剖面粘土矿物组合与伊利石晶化程度研究[D];浙江师范大学;2015年

4 孙宁;巴关河渣场周边受污染土壤及粘土矿物对钒、铬、镉的吸附—固定效果研究[D];成都理工大学;2015年

5 胡忠立;腐殖酸与粘土矿物复合体系对稀土元素镧、钕吸附特性的研究[D];安徽农业大学;2014年

6 脱世博;柴达木盆地东北部中新世沉积物粘土矿物变化特征与化学风化及其古气候意义[D];兰州大学;2013年

7 刘华华;中新世以来奄美三角盆地沉积物中粘土矿物的来源[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2016年

8 刘子彰;利用含铁粘土矿物和微生物降解焦化废水中喹啉的研究[D];中国地质大学(北京);2016年

9 黄晓薇;6种典型粘土矿物对Cr~(6+)吸附特性的比较研究[D];中南林业科技大学;2016年

10 张玉枝;巯基改性粘土矿物制备及固汞性能研究[D];北京化工大学;2016年



本文编号:1988508

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/1988508.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b69b4***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com