中国微生物学会第十二届地质微生物学学术研讨会

揭示微生物驱动形成的球霰石的稳定性机制有助于进一步理解生物源矿物的形成机制及其潜在环境意义。为此，选择枯草芽孢杆菌诱导球霰石形成，通过在不同pH值、温度以及时间等多种环境条件综合评价球霰石的稳定性；继而结合TGA、XRD以及SEM-EDS等技术分析其中的有机质相对含量；进一步通过FTICR MS结合XPS技术，揭示球霰石内部埋藏有机质的精细结构组成。最后，通过典型有机质的体外生物矿化验证性实验、分子动力学模拟和DFT计算，从实验和理论两个层面验证了有机质和碳酸盐晶体的相互作用促进生物球霰石稳定性提升的机制。研究结果显示，细菌诱导合成的球霰石含有丰富的有机质（相对含量约为21%），植入球霰石晶体结构中主要的有机质分子类别为C20-28O9-14，且多含有羧基，氨基以及羟基等功能基团，有机质通过以上官能团和钙离子或碳酸盐离子形成了致密的有机-无机杂化作用力进而提升了球霰石的稳定性。与单一无机CaCO₃晶体相比，生物球霰石中所封存的有机质与无机CaCO₃作用生成的杂化键合作用力能大大提高球霰石结构的稳定性。具有高度稳定性的生物碳酸盐不仅能够使其自身稳定存在，还对CO₂的长期固定非常有利。事实上，有机质和碳酸盐的这种相互作用并不只在球霰石中存在，也在其他矿物中广泛存在。比如黏土矿物，铁矿以及其他碳酸盐矿物，这也说明生物矿物的形成对有机质的封存是碳汇研究不可忽视的重要方式。
 

FTICR MS,碳酸盐,有机质