微生物矿化

序

前言

致谢

缅怀

绪论

一、生物矿化研究的回顾

二、生物矿化与生物矿物

三、生物矿化的地史演化

四、微生物矿化与资源和环境

第一章微生物学概论

第一节微生物学的研究范畴与发展

一、微生物学的地位与发展

二、微生物学的主要研究内容

第二节微生物的主要类群及其在自然界中的分布

一、原核微生物

二、真核微生物

三、微生物在自然界中的分布

第三节微生物的营养与生长

一、微生物对营养的一般要求

二、微生物的营养类型

三、细胞对营养物质的吸收

四、微生物的生长

五、环境因子对微生物生长的影响

第四节微生物代谢

一、微生物的产能代谢

二、微生物细胞物质合成与能量利用

三、微生物代谢的调节

第五节微生物矿化作用

一、微生物在元素生物地球化学循环中的作用

二、微生物的生物矿化作用

第二章微生物矿化机制

第一节晶体成核与生长的物理化学规则

一、结晶成核作用的热力学驱动力

二、界面自由能与临界半径

三、过饱和度与成核速率

四、成核途径与Ostwald-Lussac相变说

五、成核形状

六、生物矿物与非生物矿物

第二节生物大分子在微生物矿化中的作用

一、微生物大分子的主要元素组成与特殊的功能团组合

二、生物大分子与水的作用

三、生物大分子对矿化产物的控制

四、生物矿化的保真性及其产物的归宿

第三节微生物矿化方式与微生物在铁循环中的作用

一、微生物矿化的两种方式

二、厌氧环境下微生物对铁的氧化还原途径

三、微生物矿化的强度表征

第三章趋磁细菌的矿化与应用

第一节趋磁细菌的发现及几株典型的纯培养菌株

一、趋磁细菌的发现

二、水域中的趋磁细菌

三、陆地沉积物中趋磁细菌

第二节趋磁细菌的生态分布及其分离与培养

一、趋磁细菌在自然界的生态分布

二、趋磁细菌的分离与培养

第三节趋磁细菌的主要生物学和生理生化特征及其遗传进化与分类

一、趋磁细菌的主要形态学、生物学特征和生理生化特性

二、趋磁细菌的遗传进化与分类

第四节趋磁细菌的生物矿化作用

一、趋磁细菌的生物地球化学重要性

二、趋磁细菌的生物矿化作用

第五节趋磁细菌中磁小体形成的分子机理

一、磁小体的主要特征和组成成分

二、与磁小体合成有关的蛋白质家族及其编码基因

三、磁小体形成的分子机理

四、趋磁细菌及其磁小体的应用

第四章中国黄土微生物矿化作用与矿化环境

第一节中国黄土的沉降特征与研究意义

一、世界黄土分布的主要特点

二、中国黄土分布的特点

三、中国黄土的分层与地层对比

四、中国黄土在全球变化研究中的作用

第二节中国黄土微生物生物量估计与生物标志物

一、干旱、半干旱地区微生物生物量估计

二、中国黄土有机碳的分布及一种与微生物活动有关的热解烃

三、中国黄土中的生物标志物

第三节异化金属还原菌利用Fe3+的途径与速率

一、异化金属还原菌的功能与意义

二、异化金属还原菌分泌的铁载体及其类型

三、铁载体促进Fe(Ⅲ)从矿物释放的有效性与速率

第四节中国黄土中的铁细菌和趋磁细菌

一、中国黄土中铁细菌的类型与分布

二、中国黄土趋磁细菌的特征与分布

三、中国黄土中铁细菌与趋磁细菌矿化类型

第五节趋磁细菌提高古土壤磁化率的实验研究

一、富集培养实验

二、生长培养实验

三、实验结果

四、趋磁细菌提高古土壤磁化率的条件

第六节中国黄土微生物矿化的地球化学证据与环境

一、MB生长实验前后铁的价态变化

二、中国黄土磁性矿物及其组合特征

三、磁性矿物及微生物矿化现象的原位观察

四、中国黄土的微生物矿化类型与地球化学背景

第五章微生物矿化作用在环境污染与治理中的应用

一、石油类污染物的微生物矿化

二、环境中原油类污染的稳定同位素指纹

三、微生物对其他有机污染物的矿化作用

四、微生物矿化在环境污染处理中的应用及前景

第六章海底冷泉渗漏活动区的微生物矿化

第一节冷泉系统与微生物作用

一、冷泉的概念

二、冷泉渗漏活动区的甲烷缺氧氧化作用与微生物

第二节冷泉渗漏活动区微生物活动的生物标志化合物

一、生物标志化合物分析与鉴定方法

二、生物标志化合物

第三节冷泉碳酸盐岩

一、冷泉碳酸盐岩的沉积岩石学特征

二、冷泉碳酸盐岩的地球化学特征

三、冷泉碳酸盐岩的沉积作用与控制因素

四、南海北部的冷泉碳酸盐岩

五、墨西哥湾的冷泉碳酸盐岩

第四节冷泉系统微生物作用及冷泉碳酸盐岩

第七章海底热液环境中微生物的特征和成矿作用

第一节海底热液系统的特征和演化

一、海底热液系统的基本特征及其物理化学制约

二、热液多金属硫化物矿床及其空间变化

三、热液系统中微生物的主要种类及其进化简述

第二节产甲烷古生菌及其生物地球化学作用

一、产甲烷古生菌的多样性

二、产甲烷古生菌的代谢途径和产甲烷机制

三、产甲烷古生菌的矿物／化学制约

第三节微生物对热液和硫循环的作用

一、热液微生物矿化

二、硫酸盐还原菌和硫还原菌及其矿化作用

三、硫氧化细菌及其氧化作用

四、微生物对热液硫循环作用的研究

参考文献

跋

图版

　　本书简明介绍了生物及微生物矿化的研究历史与未来方向、微生物矿化的基本概念与原理，重点论述：趋磁细菌的生态分布、矿化产物的“智能”意义，菌种及其矿化产物(磁小体)的培养与分离方法；喜铁细菌等微生物在中国黄土(陆相沉积物)中的分布特征，矿化产物的类型、地层磁效应及其地球化学背景；微生物矿化在治理环境污染中的作用与应用前景，尤其对石油类污染物的追踪与微生物降解的实验研究；现代海底微生物矿化成因的冷泉碳酸盐岩的岩石学、地球化学特征及其与天然气水合物的关系；洋底高温热泉极端环境下微生物种群关系及其与生命起源和多金属成矿意义。　　本书简明介绍了生物及微生物矿化的研究历史与未来方向、微生物矿化的基本概念与原理，重点论述：趋磁细菌的生态分布、矿化产物的“智能”意义，菌种及其矿化产物(磁小体)的培养与分离方法；喜铁细菌等微生物在中国黄土(陆相沉积物)中的分布特征，矿化产物的类型、地层磁效应及其地球化学背景；微生物矿化在治理环境污染中的作用与应用前景，尤其对石油类污染物的追踪与微生物降解的实验研究；现代海底微生物矿化成因的冷泉碳酸盐岩的岩石学、地球化学特征及其与天然气水合物的关系；洋底高温热泉极端环境下微生物种群关系及其与生命起源和多金属成矿意义。　　本书适于地球科学、微生物学、海洋学、石油与天然气科学和环境科学等专业的大学生、研究生，以及从事相关工作的专业人员和广大科技爱好者阅读或参考。