Редкоземельные элементы в оксигидроксидах железа из содержащих железоокисляющие бактерии биопленок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Оксигидроксиды железа, выделенные из современных биопленок (матов) с железоокисляющими бактериями Arthrobacter spp., Gallionella spp. и Leptothrix ochracea в водоемах северо-запада Восточно-Европейской платформы, показывают значительное обогащение редкоземельными элементами – до 1100 мкг/г. Содержание лантаноидов увеличивается на порядок примерно за 1 год в оксигидроксидах железа, продуцированных активными бактериальными сообществами, что указывает на интенсивное накопление РЗЭ минералами железа бактериального происхождения. (La/Yb)N и значения Ce и Y аномалий в оксигидроксидах железа соответствуют распределению РЗЭ в поверхностных водах, где развивались бактериальные сообщества. Изотопный состав неодима изученных бактериальных оксигидроксидов железа наследует изотопный состав Nd омывающих вод, значения 143Nd/144Nd варьируют от 0.511570 до 0.512220, величина eNd(0) изменяется от –21.8 до –9.2. Максимальная доля радиогенного Nd характерна для бактериальных оксигидроксидов железа из тех районов, где в четвертичных озерно-ледниковых отложениях присутствуют нижнепалеозойские карбонатные породы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Б. Фелицын

Институт геологии и геохронологии докембрия РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: felitsynsergey@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Батурин Г.Н. Геохимия железомарганцевых конкреций океана. М.: Наука, 1986. 328 с.
  2. Борхвардт Д.В., Фелицын С.Б. Геохимия вулканических туфов редкинского горизонта верхнего венда Русской платформы // Вулканология и сейсмология. 1992. № 1. С. 33‒45.
  3. Дубинин А.В. Геохимия редкоземельных элементов в океане. М.: Наука, 2006. 360 с.
  4. Израэль Ю.А, Назаров И.М., Прессман А.Я., Ровинский Ф.Я., Рябошапко А.Г., Филиппова Л.М. Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 269 с.
  5. Ковальчук Ю.Л., Полтаруха О.П., Жданова Г.В. Железо-марганцевые микроорганизмы в донных отложениях Севастопольской бухты и прилегающих участков юго-западной части Крымского побережья // Вода, химия и экология. 2012. № 11. С. 55‒59.
  6. Сочава А.В., Коренчук Л.В., Пиррус Э.А., Фелицын С.Б. Геохимия верхневендских отложений Русской платформы // Литология и полез. ископаемые. 1992. № 2. С. 71‒89.
  7. Фелицын С.Б., Богомолов Е.С. Редкоземельные элементы, Rb-Sr и Sm-Nd систематики в торфяно-болотных железных рудах и мхах северо-запада Восточно-Европейской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2016. № 2. С. 118‒128.
  8. Фелицын С.Б., Богомолов Е.С. Изотопный состав неодима подземных вод Санкт-Петербургского региона // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2017. № 4. С. 73‒81.
  9. Фелицын С.Б., Алфимова Н.А. Изотопные и микроэлементные систематики бактериальных матов с Gallionella sp. на северо-западе Восточно-Европейской платформы // ДАН. 2017. Т. 474. № 6. С. 271‒273.
  10. Чухров Ф.В., Звягин Б.Б., Горшков А.И., Ермилова Л.П., Балашова В.В. О ферригидрите // Известия АН СССР. Сер. геол. 1973. № 4. С. 22‒33.
  11. Banakar V.K., Hein J.R. Growth response of a deep-water ferromanganese crust to evolution of the Neogene Indian Ocean // Marine Geology. 2000. V. 162. P. 529‒540.
  12. Bouvier A., Vervoort J.D., Patchett P.J. The Lu–Hf and Sm–Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. V. 273. P. 48–57.
  13. Davis J.A., Leckie J.O. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface II. Surface properties of amorphous iron oxyhydroxide and adsorption of metal ions // J. Colloid Interface Sci. 1978. V. 67(1). P. 90‒107.
  14. De Carlo E.H., MacMurtry G.M. Rare-earth element geochemistry of ferromanganese crusts from the Hawaiian Archipelago, Central Pacific // Chem. Geol. 1992. V. 95(3‒4). P. 235‒250.
  15. Emerson D., Fleming E.J., Mcbeth J. Iron-Oxidizing Bacteria: An Environmental and Genomic Perspective // Ann. Rev. Microbiol. 2010. V. 64. P. 561‒583.
  16. Felitsyn S.B., Alfimova N.A., Bogomolov E.S. Nd and Sr isotopic composition of ancient iron-made artifacts and ores from Northwest Russia // Geoarchaeology. 2019. V. 34. P. 221‒228.
  17. Felitsyn S.B., Alfimova N.A., Bogomolov E.S. The accumulation of the REE by bacterial Fe oxyhydroxide // Geochemistry International. 2023. V. 61. P. 1‒14. https://doi.org/10.1134/S0016702923090021
  18. Gromet L.P., Haskin L.A., Korotev R.L., Dymek R.F. The “North American shale composite”: Its compilation, major and trace element characteristics // Geochim. Cosmochim. Acta. 1984. V. 48. P. 2469‒2482.
  19. Hayles S., Al T., Cornett J., Harrison A., Zhao J. Growth rates for freshwater ferromanganese concretions indicate regional climate change in eastern Canada at the Northgrippian‒Meghalayan boundary // The Holocene. 2021. V. 31. P. 1250‒1263.
  20. Hiemstra T., Riemsdijk W.H. A surface structural model for ferrihydrite I: Sites related to primary charge, molar mass, and mass density // Geochim. Cosmochim. Acta. 2009. V. 73. P. 4423‒4436.
  21. Koski R.A. Ferromanganese deposits from the Gulf of Alaska Seamount Province: Mineralogy, chemistry and origin // Can. J. Earth Sci. 1988. V. 25. P. 116‒133.
  22. Liu H., Pourret O., Guo H., Bonhoure J. Rare earth elements sorption to iron oxyhydroxide: Model development and application to groundwater // Appl. Geochem. 2017. V. 87. P. 158‒166.
  23. Möller P., Dulski P., De Lucia M. REY Patterns and Their Natural Anomalies in Waters and Brines: The Correlation of Gd and Y anomalies // Hydrology. 2021. V. 8. P. 1‒21.
  24. Sajih M., Bryan N.D., Livens F.R., Vaughan D.J. Descosts M., Phrommavanh V., Nos J., Morris R. Adsorption of radium and barium on goethite and ferrihydrite: A kinetic and surface complexation modeling study // Geochim. Cosmochim. Acta. 2014. V. 146. P. 150‒163.
  25. Sturesson U., Popov L., Holmer L., Basset M., Felitsyn S., Belyatsky B. Neodymium isotopic composition of Cambrian-Ordovician biogenic apatite in the Baltoscandian Basin: implications for palaeogeographical evolution and patterns of biodiversity // Geol. Mag. 2005. V. 142. P. 419‒439.
  26. Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust; Its composition and evolution; an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks. Oxford: Blackwell, 1985. 312 р.
  27. Tessier A., Fortin D., Belzile N., De Vitre R.R., Leppard G.G. Metal sorption to diagenetic iron and manganese oxyhydroxides and associated organic matter: Narrowing the gap between field and laboratory measurements // Geochim. Cosmochim. Acta. 1996. V. 60. P. 387‒404.
  28. Trivedi P., Axe L., Dyer J. Adsorption of metal ions onto goethite: Single-adsorbate and competitive systems // Colloids Surf. A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2001. V. 191. P. 107‒121.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оксигидроксиды железа, покрывающие клетки Leptothrix ochracea, локация Скачки, образец Sk-1-А. Изображения получены с помощью растрового электронного микроскопа JSM-6510LA (Japan), оснащенного спектрометром JED-2200 (JEOL)

Скачать (277KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость содержания суммы РЗЭ (а) и натрия (б) в оксигидроксидах железа от возраста бактериального мата

Скачать (182KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение РЗЭ в оксигидроксидах железа в образцах из локаций Скачки (а), оз. Орлинское (б) и р. Сестра Заводская (в) по данным табл. 1

Скачать (259KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024