目前,铁矿物在环境工程方面的应用研究已经取得很大的进展,也有广泛的发展前景。生物矿化形成的铁矿物用于土壤修复,和其他修复技术相比,具有成本低,无二次污染等优点,体现出天然净化的特色;另外,由于铁细菌的氧化还原作用以及其形成的铁矿物比表面积很大,吸附性能好等特点,在富集、回收重金属和处理含重金属废水方面都有广阔的应用前景,目前的研究工作也已经取得一定的成果。 铁的氧化物、氢氧化物在自然界中广泛分布。在土壤、水体、现代沉积物中,赤铁矿、针铁矿是主要矿物。铁矿物的变化对其所在的环境有较大的影响。在土壤、沉积物、水体中广泛存在着铁矿物的氧化还原作用和溶解作用,从而对有机质的分解、微量元素的释放、土壤的物理化学性质等产生直接影响。广泛存在的细菌本身对铁具有富集作用,并可使各种含铁矿物发生氧化还原作用和溶解沉淀作用,形成不同的铁矿物并导致矿物性质的变化,极大地影响了土壤和水体的地球化学特征。在自然体系中,细菌与矿物的相互作用是普遍存在的,而且对于所处环境具有重要的作用。 本文通过微生物的富集纯化培养和铁矿物的矿化实验在常温中性条件下模拟自然界进行铁生物矿化实验。实验结果分析研究表明:细菌分泌的蛋白质和多糖通过调节离子浓度,设置矿化位来控制生物晶体的核化、沉淀和生长,用有机质来控制矿物的形态,排列,取向和内部构造,不同多糖和蛋白质具有不同的活性功能团,能够作为成核位点吸引Fe³⁺与之发生配位作用而在有机质自组装形成的分子结构中成核结晶,并有一定的取向生长。其地球化学特征和无机成因矿物完全不同。 FeOOH晶体在形成过程中,还受铁盐中不同阴离子的影响,其结晶速度和晶体结构有很大区别。含有Cl^-盐容易生成a-FeOOH,说明阴离子的不同对FeOOH的生长也有一定的影响和控制作用。另外,培养基成分不同对FeOOH结晶也有一定的影响,不同的培养基结晶效果和结构也有一定的差别。