水体中磷酸盐和碳酸盐矿物的生物成因及其分析

发布时间：2017-08-02 03:01

  本文关键词：水体中磷酸盐和碳酸盐矿物的生物成因及其分析

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【摘要】：微生物是地球生物圈的重要组成部分,在长期的地质演化过程中,微生物可以促进许多地质地球化学过程。贵州著以喀斯特地貌为主,境内磷矿、碳酸盐矿物储量丰富,了解微生物在磷酸盐和碳酸盐矿物形成过程中的作用,对于合理开采和利用磷矿和碳酸盐矿资源有着重要的现实意义。同时,研究利用生物成矿作用对水体中磷污染和重金属污染等的去除可能性将对治理污染水体具有重要指导意义。本文通过控制光照程度的差异分别设置了光照环境和暗室环境,即为了模拟表层水和深层水中微生物在磷酸盐和碳酸盐矿物形成过程中的作用,找出光合微生物和非光合微生物对磷酸盐和碳酸盐成矿过程影响存在的差异。利用人工配制海水,模拟在海洋环境中随着海水深度的变化,光合微生物和非光合微生物对磷酸盐和碳酸盐矿物形成的影响。分析在光照和暗室条件下模拟海水的pH值、电导率、溶解氧、微生物数量和底部沉淀物。结果表明,光照条件下的水样pH值和微生物量始终大于暗室条件;微生物的生长会影响其周围环境的pH值、电导率和溶解氧;利用SEM分析底部沉淀物均发现磷酸钙和碳酸钙晶体,但光照条件下形成的沉淀物更多,且矿物晶体类型比暗室条件下的复杂,说明光合微生物更有利于模拟海水中磷酸盐和碳酸盐晶体的形成并能影响它们的形貌。模拟岩溶地区淡水域环境中表层水和深层水中碳酸盐矿物形成的生物因素,根据光照和暗室环境中各组不同水样的pH值、电导率、溶解氧、SI(方解石饱和指数)、HCO3-离子浓度及水体底部沉积物的SEM等,发现土壤提取液所带入的多种类型微生物有利于碳酸盐矿物沉淀的形成,且在微生物作用下生成的CaCO3和CaMg(CO3)2沉淀晶体有确定的形态,结合紧密,而由化学平衡形成的CaCO3和CaMg(CO3)2沉淀物则没有很明显的形状,且结构松散;光合微生物通过光合作用提升了水体pH值,有利于水体中弱碱性沉淀物CaCO3、CaMg(CO3)2的形成;当水体中存在含锌离子时,某些光合微生物有可能将其中的元素Zn固定在碳酸盐矿物沉淀内,形成复合沉淀物;光合微生物通过光合作用能将水体中的S元素捕获并生成CaSO4和CaMg(SO4)2析出。本文研究结果显示,微生物作用对磷酸盐和碳酸盐矿物的形成和形貌有重要的影响,微生物特别是光合微生物对磷酸盐和碳酸盐矿物的形成有良好促进效应,在成矿过程中有助于水体中的某些污染元素的固结,利用微生物特别是光合微生物成矿作用去除水体中重金属离子的应用前景广阔。
【关键词】：磷酸盐矿物 碳酸盐矿物 光合微生物 微生物修复 光照-暗室 生物成矿
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;P57
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 磷矿9-10
• 1.2 碳酸盐矿10-12
• 1.3 微生物与矿物沉积12-15
• 1.3.1 微生物与磷酸盐矿物的沉积12-13
• 1.3.2 微生物与碳酸盐矿物的沉积13-14
• 1.3.3 喀斯特地区微生物沉积矿物特点14-15
• 1.4 微生物在地下水水--岩界面的活性15
• 1.5 光合微生物及其生物成矿对污染水体的净化15-18
• 1.5.1 光合微生物治理污染废水16
• 1.5.2 光合微生物矿化作用治理污染废水16-18
• 1.6 课题研究目的、意义及研究内容18-22
• 1.6.1 研究目的和意义18-20
• 1.6.2 研究的主要内容20-21
• 1.6.3 技术路线21-22
• 1.7 小结22-23
• 第二章 模拟海水中磷灰石的生物成因23-37
• 2.1 材料与仪器设备23-25
• 2.1.1 土壤提取液23-24
• 2.1.2 模拟海水的配制24
• 2.1.3 试剂24-25
• 2.1.4 主要仪器设备25
• 2.2 实验方法和步骤25
• 2.3 结果与讨论25-36
• 2.3.1 水样pH值、电导率25-28
• 2.3.2 水样中的细菌数量和溶解氧浓度变化28-30
• 2.3.3 沉淀物SEM分析30-35
• 2.3.4 讨论35-36
• 2.4 小结36-37
• 第三章 岩溶地区淡水中碳酸盐矿物的生物成因37-65
• 3.1 材料与仪器设备37-39
• 3.1.1 土壤提取液37-38
• 3.1.2 牛肉膏蛋白胨培养基的配制38
• 3.1.3 石灰岩块的选取38
• 3.1.4 水样的选择38
• 3.1.5 试剂38-39
• 3.1.6 主要仪器设备39
• 3.2 实验方法和步骤39-40
• 3.3 结果与讨论40-63
• 3.3.1 水样中电导率和pH值的变化40-43
• 3.3.2 水样中微生物量和溶解氧浓度变化43-45
• 3.3.3 水样中HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度变化45-49
• 3.3.4 水样中方解石饱和指数(SI)49-50
• 3.3.5 水样中TOC含量变化50-51
• 3.3.6 沉淀物SEM分析51-61
• 3.3.7 讨论61-63
• 3.4 小结63-65
• 第四章 结论与展望65-67
• 4.1 主要结论65-66
• 4.2 论文亮点66
• 4.3 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录72-73

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本文编号：607302