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微生物诱导碳酸盐矿物的形成在许多方面都具有重要的意义。研究细菌促进碳酸盐矿物的形成机理有助于完善土壤的形成和演化理论、治理重金属污染的水体,还有可能为固定大气CO2提供科学依据。近年来,在利用细菌诱导碳酸盐矿化的原理修复石质文物方面也展现了美好的前景。目前,在微生物诱导碳酸盐矿化领域已取得很多成果,但仍有一些机理问题尚不明确。鉴于微生物矿化的重要研究意义及研究中存在的不足,本文利用从土壤中分离的丛毛单胞菌并分别提取胞外聚合物和碳酸酐酶(CA)进行了三个系列的矿化实验及相应的对照实验。本文的主要目的是通过揭示细菌及其分泌物作用下形成的碳酸盐矿物种类和形态的动态变化,探讨细菌作用下碳酸盐矿物形成的机理。在实验过程中测定了细菌数量、pH值、电导率、胞外多糖含量(EPS)、碳酸酐酶(CA)、低分子量有机酸(LMWOAs)、沉淀物重量以及Ca2+和Mg2+浓度等。利用扫描电子显微镜对矿物形态进行了观察,并利用X-射线衍射仪和傅立叶红外光谱仪对矿物成分进行了测定。主要研究结果如下:(1)丛毛单胞菌HJ-1菌株具有显著的诱导碳酸盐矿物沉淀的能力,碳酸盐矿物的重量随着培养时间的延长而逐渐增加,电导率、Ca2+和Mg2+浓度与沉淀物重量均呈显著负相关,相关系数分别为 0.92、0.92、0.93。(2)HJ-1菌株和胞外聚合物的作用下形成的碳酸盐矿物均主要由文石和高镁方解石组成(其中文石的最高含量达86%),而在CA作用下形成的碳酸盐矿物则仅有方解石。碳酸盐矿物的种类在很大程度上受pH、Mg2+和EPS的控制.(3)在HJ-1菌株和EPS的作用下形成的碳酸盐矿物在形态上复杂多样。主要有杆状、哑铃形、梭状、球状和板状以及不规则状。在CA作用下则只有球状和板状.(4)EPS可能主要通过提供成核模板而促进碳酸盐矿物的形成,其中哑铃形矿物可能是受EPS中的欺基和Mg2+控制。EPS的存在有利于Mg2+进入方解石晶格,而Mg2+的存在则有利于文石的形成。(5)CA主要是通过催化CO2的水化反应而促进碳酸盐矿物形成,它使碳酸盐矿物的形成速率提高1.7倍。