细菌碳酸酐酶对CO2-H2O-碳酸盐系统中CO2吸收过程的作用研究
碳循环是碳元素在四圈层中迁移和转化的复杂的生物地质化学过程,其中,碳失汇研究备受关注.岩溶作用能够吸收大气中的CO2,可能是碳失汇的重要方向,但岩溶作用吸收CO2的稳定性和速率受到质疑.生物因素在岩溶作用以及碳循环中具有重要作用,其中,碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)对岩溶作用的促进日益受到关注.的促进口益受到关注。CA广泛分布于动物、植物和微生物细胞内，能高效催化CO2和HC03-之间的转化反应(CO2+H20=H++HC03-)，并加速岩溶环境中石灰岩的溶蚀。本研究设计了流动溶蚀实验装置，通入空气或纯CO2，模拟在流动水体中CO2-H20-碳酸盐系统吸收CO2的过程，研究细菌CA对该系统CO2吸收过程的影响。结果表明，在通入空气且系统HC03-未饱的情况下，与不加细菌CA的对照组相比，添加了细菌CA的实验组中CO2向HC03-的转化加速，使得CO2-H20-碳酸盐系统吸收CO2的速度提高，该系统中石灰岩释放出的Ca2+离子增加了6.30％，白云岩释放出的Ca2+离子增加了13.71％，说明在CO2参与的碳酸盐岩的溶蚀过程中，细菌CA对CO2-H20-碳酸盐系统释放Ca2+离子和吸收CO2起到了促进作用。场发射扫描电镜分析结果显示，实验组岩石颗粒表面有较多的1-2μm的溶蚀裂隙，而对照组中的溶蚀裂隙则较少，说明细菌CA增强了碳酸盐颗粒的溶蚀效果。在自然条件下，部分岩溶水中的HC03-还远未达到饱和，利用细菌CA催化CO2和HC03-之间的相互转化反应将持续进行，从而将更多的CO2吸收到岩溶水中。上述结果为进一步深入研究微生物CA对岩溶碳汇的贡献提供了科学依据。
岩溶学 细菌碳酸酐酶 碳酸盐系统 二氧化碳 吸收作用 碳循环
申泰铭 李为 潘伟志 林生彦 余龙江
华中科技大学生命科学与技术学院生物技术系资源生物学与生物技术研究所,武汉430074 华中科技大学生命科学与技术学院生物技术系资源生物学与生物技术研究所,武汉430074;分子生物物理教育部重点实验室 武汉 430074
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2013-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）