碳酸盐形成中的微生物作用一直以来都是生物矿化领域的研究热点,已有诸多研究表明以硫酸盐还原菌为代表的厌氧微生物对低温条件下白云石的形成至关重要,而以光合蓝细菌为代表的自养微生物在生物席碳酸钙沉淀中也发挥了显著作用,与针对以上两种类型微生物的大量研究相比,人们很大程度上低估了常见异养需氧菌株沉淀碳酸钙的能力以及他们所蕴含的古地质信息。另一方面,诸多针对微生物促进碳酸钙沉淀的研究已逐步揭示了微生物本身在碳酸钙矿物形成过程中所起到的直接、间接的作用,其中包括创造利于沉淀的碱性微环境、菌体表面的成核作用以及代谢产物诱导沉淀的作用。但近年来,越来越多的专家学者将注意力转移到了各种环境影响因子对上述三种微生物沉淀作用的影响上。结合以上,本课题以异养需氧芽孢杆菌为研究材料,选取从特殊环境分离并且具有代表性的洞穴芽孢杆菌5C-1及嗜热淀粉芽孢杆菌5C-2,同时引入对古海洋化学条件研究具有重要意义的硫酸根、对白云石形成之谜及碳酸盐矿物类型具有重要影响的镁钙比这两个影响因子,开展室内模拟微生物沉淀碳酸钙实验,探究不同硫酸根浓度及镁钙比对芽孢杆菌沉淀碳酸钙作用机制、沉淀速率、矿物类型等多方面的影响。在实验室控制的条件下,我们利用蛋白胨水培养基从上述角度分别评估了不同硫酸根浓度对洞穴芽孢杆菌5C-1、不同镁钙比对嗜热淀粉芽孢杆菌5C-2沉淀碳酸盐的影响。一方面,为了评估硫酸根浓度高低对微生物促进碳酸钙的影响,设置了浓度为0、0.2、1.0、3.0、15.0、29.0mmol/L六组不同硫酸根浓度的沉淀体系,经过6h的沉淀周期后,检测溶液中剩余硫酸根及钙离子浓度,以此分析不同硫酸根浓度对洞穴芽孢杆菌5C-1沉淀作用的影响。另一方面,为了探究镁钙比高低对微生物促进白云石沉淀的影响,设置镁钙比为3、5、7、8四组沉淀体系,经过24h的沉淀周期后,收集沉淀物并称其干重,对沉淀物进行X射线衍射及扫描电镜观察,以此分析不同镁钙比对嗜热淀粉芽孢杆菌5C-2沉淀作用的影响。经过一系列实验和数据处理分析,得出以下主要结论：一方面,硫酸根对5C-1的影响：1.硫酸根的存在并不会完全抑制5C-1沉淀碳酸钙,但高浓度硫酸根会减弱5C-1的沉淀能力；2.5C-1沉淀碳酸钙的主导作用随着其生长稳定周期的延长而发生变化。由稳定初期环境pH、代谢产物及菌体的整体作用转变为稳定后期pH占主导作用；3.硫酸根浓度会对5C-1的沉淀机制产生影响,主要是指对环境pH、代谢产物及菌体本身这三种沉淀作用产生了不同程度的影响。对环境pH基本无影响,但会减弱菌体及代谢产物的沉淀作用；4.高硫酸根浓度会减慢5C-1的沉淀速率。由低硫酸根浓度下的1.1mmol/L·h左右减慢至高硫酸根浓度下的0.37mmol/L·h左右。另一方面,镁钙比对5C-2的影响：1.镁钙比高低对5C-2的沉淀作用也有影响,即低镁钙比条件下,5C-2沉淀能力更强,在高镁钙比时,沉淀能力反而有所减弱；2.同样,镁钙比高低也对5C-2的沉淀机制产生了影响,但与硫酸根的影响不同,镁钙比的增加在减弱pH及代谢产物的作用时,反而会增强菌体本身的沉淀作用：3.高镁钙比同同样会减慢5C-2的沉究淀速率。由低镁钙比的0.0404g/L·h左右减慢至高镁钙比的0.0299g/L·h左右；4.5C-2菌体本身对镁钙比条件下形成的矿物类型具有调控作用,通过调节镁进入碳酸钙晶格的比例,来控制形成白云石或含镁方解石。综上所述,高硫酸根及镁钙比等外源环境因子的确会对芽孢杆菌沉究淀碳酸盐产生影响,都会减慢其沉淀速率,并对沉淀作用因子及矿物类型产生不同程度的影响。另外,考量硫酸根及镁钙比对微生物沉淀碳酸盐机制的影响时,建议将环境pH、代谢产物及菌体本身这三种作用分开考虑。