细菌碳酸酐酶对CO2-H2O-碳酸盐系统中CO2吸收过程的作用研究

来源 :中国地质学会岩溶环境问题与对策学术研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeyuan1985
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碳循环是碳元素在四圈层中迁移和转化的复杂的生物地质化学过程,其中,碳失汇研究备受关注.岩溶作用能够吸收大气中的CO2,可能是碳失汇的重要方向,但岩溶作用吸收CO2的稳定性和速率受到质疑.生物因素在岩溶作用以及碳循环中具有重要作用,其中,碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)对岩溶作用的促进日益受到关注.的促进口益受到关注。CA广泛分布于动物、植物和微生物细胞内,能高效催化CO2和HC03-之间的转化反应(CO2+H20=H++HC03-),并加速岩溶环境中石灰岩的溶蚀。本研究设计了流动溶蚀实验装置,通入空气或纯CO2,模拟在流动水体中CO2-H20-碳酸盐系统吸收CO2的过程,研究细菌CA对该系统CO2吸收过程的影响。结果表明,在通入空气且系统HC03-未饱的情况下,与不加细菌CA的对照组相比,添加了细菌CA的实验组中CO2向HC03-的转化加速,使得CO2-H20-碳酸盐系统吸收CO2的速度提高,该系统中石灰岩释放出的Ca2+离子增加了6.30%,白云岩释放出的Ca2+离子增加了13.71%,说明在CO2参与的碳酸盐岩的溶蚀过程中,细菌CA对CO2-H20-碳酸盐系统释放Ca2+离子和吸收CO2起到了促进作用。场发射扫描电镜分析结果显示,实验组岩石颗粒表面有较多的1-2μm的溶蚀裂隙,而对照组中的溶蚀裂隙则较少,说明细菌CA增强了碳酸盐颗粒的溶蚀效果。在自然条件下,部分岩溶水中的HC03-还远未达到饱和,利用细菌CA催化CO2和HC03-之间的相互转化反应将持续进行,从而将更多的CO2吸收到岩溶水中。上述结果为进一步深入研究微生物CA对岩溶碳汇的贡献提供了科学依据。
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