黄龙嗜冷微生物对钙华沉积及退化的影响研究

For a long time scientists have tried to answer the question about the origin of travertine to propose measures to prevent the restoration of degraded travertine. For the lack of the biological factors and mechanism of the formation of Huanglong travertine at present, we will explore its biogenic factor further on the basis of Affirmed on the basis of affirmation the geological origin. And the microbial factors during the degradation process of travertine will be explore at the same time.Through the analysis of advantage of psychrotrophic microorganisms of Huanglong and their characteristic metabolite, Calcium carbonate deposition tests will conducted which is diated by the microbial organic matter. The results will identify the microbial and environmental factors in the travertine deposition process.The organic matter will be analyzed from the codeposition process of microorganisms and calcium carbonate under the simulated environment of Huanglong water. Compared with the test results of in-situ deposition, the character and source of the travertine organic matter will be dicussed to clear and definite whether the codeposition organic matter is the effected factor promoted the degradation of travertine. The research results can supplement and perfect the mechanism of microbial deposition of calcium carbonate. It also will provide the basis to clear the biogenic factor of the Huanglong travertine and have important significance to propose the Protection and management measures to prevent the degradation of travertine.

黄龙国家级风景区以壮观的钙华地貌闻名于世。长期以来科学家们都试图回答关于钙华起源的问题，以提出防止钙华退化的修复措施。本研究基于目前黄龙钙华形成的生物因素及机理方面的研究不足，在肯定钙华地质成因的基础上进一步探讨了其生物成因，并试图探索钙华退化过程中的微生物因素。通过对黄龙嗜冷微生物优势菌群及其特征性代谢产物的分析，进行微生物来源有机质介导的碳酸钙沉积试验，查明钙华沉积过程中微生物及环境影响因素；并在模拟黄龙水环境下对微生物与碳酸钙共沉积有机质进行分析，对比原位沉积试验结果，分析钙华中有机质的性质及来源，以明确钙华中共沉积有机质对其退化是否为促进其退化的影响因素。研究结果可进一步补充及完善微生物沉积碳酸钙机理，为明确黄龙钙华沉积的生物成因提供依据，并对提出防止钙华退化的保护及治理措施具有重要意义。

为探究黄龙高寒钙华地貌的特殊嗜冷微生物生态结构及对钙华沉积、退化的影响，以黄龙景区的冷水型钙华地貌为研究背景，在进行生物群落结构分析和环境因子分析的基础上，将分离、纯化自黄龙水体中的典型嗜冷生物（细菌和藻类）作为研究对象，模拟当地水环境情况，通过测定沉积体系pH值和Ca2+、Mg2+浓度变化来分别研究细菌、藻类对沉积过程的影响；分别利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析沉积产物物相结构、振动频率、微区形貌和元素含量；利用高效液相色谱仪对细菌、藻类胞外产物(多糖中单糖成分、小分子有机酸及氨基酸)分别定性定量分析，并初步探讨胞外聚合物影响和调控碳酸钙形成的机制。针对不同类型的钙华，应用元素分析仪、X射线荧光光谱仪、紫外-可见光谱仪、三维荧光光谱仪等测试手段，结合原位水质分析结果，考察不同类型钙华沉积物晶型、形貌、组成元素以及有机质的参与程度等。. 研究结果表明：（1）黄龙高寒钙华地貌水体中具有数量众多的原核微生物和真核藻类，多样性极高，其中硅藻为优势生物，在水体富营养条件下可形成丰厚的藻席；（2）钙华水体中的细菌产生了多种多样的小分子有机代谢产物（氨基酸、有机酸和单糖），每种微生物产物都不相同，大多数代谢物都能在一定程度上促进碳酸钙的沉积，碳酸钙大多为方解石，有少量文石和球霰石，表明黄龙土著细菌对钙华沉积有一定的贡献；（3）黄龙沟不同生境的优势藻类（硅藻、黄藻）胞外多聚物中含有的小分子有机物也有很大差异，沉积初期会表现出促进作用，但黄藻会产生较多的有机酸并在沉积后期有较强的溶蚀作用。因此不同的藻类对碳酸钙沉积的影响是有差异的。（4）对黄龙10种不同钙华进行了有机质及成分分析，发现不同类型钙华中基本都含有羧酸类、胺类等生物有机物质，有机质的官能团种类基本相同，但含量有一定的差别，最终导致钙华表观形态和特性的不同。. 本课题的研究结果对明确黄龙钙华的生物成因及提出防止钙华退化的保护和治理措施具有重要意义。