赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株作用下碳钙镁石的形成

摘要:【目的】微生物诱导碳酸盐矿物沉淀机理的研究有可能为CO2的矿物捕获提供科学依据。【方法】本研究在Mg/Ca 为2的B4培养基中对赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株进行了为期50天的培养实验,同时完成了一组无菌对照实验。在实验过程中,对沉淀物重量、培养液的pH值、电导率及其中细菌数量、Ca2+ 和Mg2+浓度等进行了动态监测。利用扫描电子显微镜对矿物形态进行了跟踪观察,利用X-射线衍射仪对矿物成分进行了测定。【结果】(1)在对GW-2菌株进行培养的过程中发现,沉淀物的质量随着培养时间的延长而逐 渐增加,而在无菌对照实验中未收集到沉淀物;(2)各时间段平均沉淀速率与细菌数量之间(r=0.67,P＜0.05)、沉淀物质量与培养液pH值之间(r=0.79,P＜0.05)均具有显著的正相关关系;(3)沉淀物质量与电导率、Ca2+和Mg2+浓度均呈极显著的负相关关系(r分别为0.89、0.93和0.98,P＜0.001);(4)在赖氨酸芽孢杆菌作用下,3种碳酸盐矿物按如下顺序先后形成:非晶态碳酸钙→碳钙镁石→高镁方解石。【结论】(1)赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株具有诱导碳酸盐矿物形成的能力;(2)细菌数量是控制碳酸盐矿物沉淀的直接因素,而较高的pH值是碳酸盐沉淀的必要条件;(3)电导率以及Ca2+和Mg2+浓度的明显降低可以间接地指示碳酸盐矿物沉淀的发生;(4)碳钙镁石可能主要是非晶态碳酸钙经过老化作用而形成,碳钙镁石可能经脱镁作用转变为高镁方解石。