真の天然の水酸化鉄である微生物生成水酸化鉄が微量元素の環境挙動に与える影響の評価

评估微生物产生的氢氧化铁（一种真正的天然氢氧化铁）对微量元素环境行为的影响

基本信息

批准号：
12J07248
负责人：
菊池早希子
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球表層に広く分布する水酸化鉄はBiogenic iron oxyhydroxides (BIOS)と呼ばれ、微生物由来の水酸化鉄と有機物の混合体である。一般に水酸化鉄と有機物は高い吸着能を持つため、両者の混合体であるBIOSは吸着を通してさまざまな微量元素の挙動を支配する。一方で、BIOSは堆積後に鉄還元や有機物分解を受けることで、元々BIOSへ吸着していた微量元素の挙動が変化することも考えられる。そこで本研究では、BIOSが長年沈殿することでできた堆積物（深さ10 cm）中で生じる有機物分解と鉱物種変化を理解することで、BIOSの堆積後に生じる微量元素の挙動を予測することを目的とした。堆積物は深度３cmまでの酸化的な層および3cm以深の還元的な層から形成されている。このような環境変化の中で、堆積物4―6 cmでは鉄還元菌により鉄還元および有機物分解が生じる結果、水酸化鉄の一部がSideriteやGoethiteへと変化することが明らかになった。しかし、SideriteやGoethiteが水酸化鉄の周囲を覆ってしまうことで鉄の生物利用性が低下し、還元的な堆積物中でも多くの水酸化鉄は保存されることが明らかになった。一方、鉄還元が抑制された下層堆積物中では、鉄還元菌に代わってメタン生成古細菌が有機物分解を担う。つまりBIOSの堆積後は、水酸化鉄はごく限られた環境で一部のみが還元される一方で、有機物は堆積物全体で連続的に分解されることがわかった。以上の結果より、BIOSの水酸化鉄に吸着した微量元素は堆積後も水酸化鉄に残る一方で、BIOSの有機物側に吸着した微量元素は分解に伴い液相への溶出や吸着ホスト相の変化が生じる可能性が予測される。

氢氧化铁广泛分布在地球表面上，称为生物氧化铁（BIOS），是微生物衍生的氢氧化铁和有机物的混合物。由于氢氧化铁和有机物通常具有较高的吸附能力，因此双方混合的BIOS通过吸附来控制各种痕量元素的行为。另一方面，当BIOS在沉积后经过铁还原和有机物分解时，最初吸附到BIOS的痕量元件的行为可能会发生变化。因此，这项研究旨在通过了解有机物物质和矿物质物种变化的分解（深10厘米深）在BIOS的长期降水所产生的沉积物（10厘米深）中发生的有机物和矿物质变化的分解，以预测BIOS沉积后发生的痕量元件的行为。沉积物是由深3厘米的氧化层形成的，还原深3厘米。在这些环境变化中，已经揭示了铁还原和有机物分解发生在4-6厘米的沉积物中，导致部分氢氧化铁被转化为铁矿石或gothite。然而，用铁矿和谷石的氢氧化铁覆盖降低了铁的生物利用度，并且已经揭示了即使在还原性沉积物中，也保留了许多氢氧化铁。另一方面，在抑制了还原铁还原的底层沉积物中，甲烷古细菌负责将有机物的分解代替铁还原细菌。换句话说，发现在BIOS沉积之后，在非常有限的环境中只有一部分氢氧化铁降低，而在整个沉积物中，有机物不断分解。从上述结果中可以预测，尽管沉积后，在BIOS中吸附的氢氧化铁上的痕量元件仍保留在氢氧化铁中，但由于分解而导致的液相，吸附在BIOS有机侧的痕量元件可能会被洗脱到液相并变化。