地球表層のバイオミネラリゼーションの実験的研究

地表层生物矿化实验研究

• 批准号: 08228222
• 负责人: 山中 建生
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08228222/
• 关键词: 地球表層; 風化; バイオミネラリゼーション; 硫酸還元菌; 硫黄酸化細菌; 好酸性鉄酸化細菌; 土地の盤膨れ; パイライト

地球表層の変化は、単なる風化だけでなく微生物の関与するバイオミネラリゼーションによっても起こる。バイオミネラリゼーションは数種類の微生物の協調作用によって起こることが示唆されている。たとえば、硫化鉄(のうちのパイライト)を比較的多く含む地方で住宅の被害をもたらしている盤膨れは、硫酸還元菌が生成した硫化水素を硫黄酸化細菌が酸化して硫酸を生じ、その結果土壌のpHが低下して好酸性鉄酸化細菌の活動を引き起こして硫酸イオンが大量に生産され、結果として、硫酸カルシウムやジャロサイトが生じて引き起こされることが予想されている。本研究は、この予想を実験的に証明するために行った。まず、地盤膨れのある地方の土壌を硫化ナトリウム(硫化水素の代り)を加えた硫黄酸化細菌用の培地に入れて振とう培養してpHの低下することでその土壌中に硫黄酸化細菌が生息していることを確認した。次に、好酸性鉄酸化細菌を培養する培地に上記の土壌を加えて振とう培養して2価鉄が3価鉄に酸化されることでこの土壌中にこの細菌が生息することを確認した。さらに、硫黄酸化細菌用培地(pH7)にパイライトと硫化ナトリウムを加え、これにこの土壌を加えて培養すると、鉄イオンがどんどん増加して(ということは硫酸イオンも増加して)pHが低下しパイラトが酸化されていることが分かった。つまり、盤膨れを起こすところの土壌中には、硫黄酸化細菌と好酸性鉄酸化細菌が生息していて、pH中性の培地に硫化物とパイライトを加えてやればpHが低下して硫酸イオンが増加することがわかった。実験では硫化ナトリウムを加えたが、自然界では硫酸還元菌の生成する硫化水素が供給されるので、本研究により、硫化水素の供給があれば、好酸性鉄酸化細菌の作用で硫酸イオンの増加が起こるということが証明されたことになる。

地球表层的变化不仅通过风化作用发生，还通过涉及微生物的生物矿化作用发生。有人认为生物矿化是通过几种微生物的协同作用而发生的。例如，在含有较多硫化铁（包括黄铁矿）的地区，造成房屋损坏的起泡现象是由于硫氧化细菌氧化硫酸盐还原细菌产生的硫化氢，产生硫酸而引起的。土壤pH值降低会引发嗜酸性铁氧化细菌的活性，导致产生大量硫酸根离子，从而形成硫酸钙和黄钾铁矾。进行这项研究是为了通过实验证明这一预测。首先，将膨胀地区的土壤放入含有硫化钠（而不是硫化氢）的硫氧化细菌培养基中，进行振荡培养。随着pH值降低，硫氧化细菌在土壤中栖息。 。接下来，我们将上述土壤添加到培养嗜酸铁氧化细菌的培养基中并进行振荡培养。我们通过将二价铁氧化为三价铁来确认该细菌生活在该土壤中。此外，当将黄铁矿和硫化钠添加到硫氧化细菌的培养基(pH 7)中并添加该土壤并进行培养时，铁离子迅速增加(这意味着硫酸根离子也增加)，并且pH降低。发现Pyrat被氧化。换句话说，硫氧化细菌和嗜酸铁氧化细菌生活在引起盘肿胀的土壤中，如果将硫化物和黄铁矿添加到pH中性介质中，pH就会下降，并且会释放出硫酸根离子。增加。实验中添加了硫化钠，但在自然界中，供给的是硫酸盐还原菌产生的硫化氢，因此本研究表明，如果供给硫化氢，则由于嗜酸铁氧化菌的作用，硫酸根离子会增加。事实证明它确实发生了。

项目成果

山中建生: "微生物が地盤の隆起の原因になっていることを探る実験的研究" 鉱物学雑誌. 特集号(印刷中). (1997)

Takeo Yamanaka：“探索微生物是否是地面隆起原因的实验研究”《矿物学杂志》特刊（1997 年）。