微生物对矿物的风化作用既是理论研究课题,也与经济发展密切相关。本文主要研究了胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)和烟曲霉(Aspergillus fumigatus)对碱性含镁硅酸盐矿物—蛇纹石和橄榄石的风化作用过程及相关作用机理。通过设置菌体、灭活菌、培养基和纯水四组不同对比,采用静置和振荡两种培养方式对矿物进行风化作用30d,分别于第0、5、10、20、30d取样,采用ICP-OES、SEM、EDS、TEM、X-射线衍射、GC-MS和高空间分辨X-射线成像等技术手段来进行观察和分析研究。研究结果表明,真菌作用矿物试样释放镁离子的能力约是细菌作用矿物试样的两倍,细菌和真菌作用的矿物试样释放镁离子浓度都呈现规律性变化,细菌风化结果显示在第10d左右镁离子浓度最高,而真菌风化结果显示在第20-30d期间镁离子浓度最高,说明胶质芽孢杆菌在生长后期利用的镁离子相对较多,这与细菌的生长变化趋势相符。电镜观察结果说明细菌和真菌的作用方式不同,细菌作用矿物是通过其分泌的多糖等胞外聚合物把矿粉粘结聚集在一起进行作用:而真菌则是通过菌丝体附着,包裹矿粉颗粒进行作用的,甚至有矿粉颗粒进入菌丝内部。X-射线衍射测定结果表明微生物是通过破坏矿物的晶体结构对矿物进行风化作用的。矿物试样风化液pH值变化和GC-MS分析结果说明菌体在生长过程中有机酸等代谢产物(主要是丁酸甲酯、甲酸和乙酸)对矿物的风化起重要作用。采用高空间分辨X-射线成像技术分析细菌作用蛇纹石试样,从三维空间角度展现了蛇纹石矿物被细菌风化的具体过程。对于蛇纹石和橄榄石两种不同结构的矿物,细菌和真菌作用无论在释放镁的能力,微观形态,矿物晶体结构的改变程度,代谢产生有机酸的种类和数量以及溶液电导率等方面都表现出蛇纹石比橄榄石更容易被微生物风化。本文研究结果为含镁硅酸盐矿物与微生物的相互作用研究提供了基础资料,为进一步研究含镁硅酸盐矿物的利用奠定了基础。