PAGE12諶書等：磷礦石的微生物風(fēng)化作用：以一株黑曲霉（Aspergillusniger）為例PAGE11兩種燈盞細(xì)辛制劑治療不穩(wěn)定型心絞痛的藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)摘要目的：探討燈盞細(xì)辛注射液和注射用燈盞花素用于治療不穩(wěn)定型心絞痛的成本效果。方法：檢索2000～2011年在生物醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表的在常規(guī)治療基礎(chǔ)上分別加用該兩種注射劑治療不穩(wěn)定型心絞痛的臨床研究文獻(xiàn)，將符合標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)納入本次研究，再以成本-效果分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果：燈盞細(xì)辛注射液的總有效率為91.37%，注射用燈盞細(xì)辛的總有效率為89.83%，兩組的總有效率沒(méi)有顯著性差異（p＞0.05）；注射用燈盞花素具有較低的成本效果比（9.63），與其相比，燈盞細(xì)辛注射液的治療效果每增加一個(gè)單位所需要的成本為121.56元。結(jié)論：從藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來(lái)看，注射用燈盞花素是治療不穩(wěn)定型心絞痛的較佳選擇。關(guān)鍵詞：燈盞細(xì)辛；不穩(wěn)定型心絞痛；藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)；成本-效果分析

不穩(wěn)定型心絞痛(Unstableanginapectoris，UAP)是發(fā)生心臟事件的高危凼素，約有10％的UAP發(fā)展為急性心肌梗死，約50％以上的急性心肌梗死由UAP發(fā)展而來(lái)[1]。燈盞細(xì)辛注射液和注射用燈盞花素都是由燈盞細(xì)辛藥材中提取得到有效組分制成的現(xiàn)代中藥注射劑，具有活血化瘀、通經(jīng)活絡(luò)，主要用治療中風(fēng)病及冠心病心絞痛。臨床上不穩(wěn)定型心絞痛的治療主要采用在常規(guī)治療（比如注意休息、堅(jiān)持吸氧等，同時(shí)使用阿司匹林、硝酸酯類藥物等）的基礎(chǔ)上加用中藥注射劑的方案。已經(jīng)有許多文獻(xiàn)報(bào)道了這兩種藥物治療不穩(wěn)定型心絞痛的臨床效果[2-3]，本文在此基礎(chǔ)上對(duì)燈盞細(xì)辛注射液和燈盞花素注射劑進(jìn)行成本-效果分析。1.資料和方法1.1研究對(duì)象2000～2011年在生物醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表的在常規(guī)治療基礎(chǔ)上加用燈盞細(xì)辛注射液或燈盞花素注射液的臨床研究文獻(xiàn)；兩個(gè)品種的價(jià)格統(tǒng)一以2011年12月的價(jià)格計(jì)算。燈盞細(xì)辛注射液（云南生物谷燈盞花藥業(yè)有限公司生產(chǎn)，10ml:45mg/支，24.4元/支），注射用燈盞花素（昆明龍津藥業(yè)股份有限公司，25mg/支，32.5元/支；衡陽(yáng)恒生制藥有限公司，20mg/支，25.7元/支）。1.2研究文獻(xiàn)1.2.1文獻(xiàn)檢索：以“燈盞細(xì)辛”、“燈盞細(xì)辛注射液”、“燈盞花素”、“注射用燈盞花素”、“燈盞花素粉針”、“燈盞花素注射劑”、“療效”為關(guān)鍵詞。檢索在生物醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表的全文數(shù)據(jù)庫(kù)或手工檢索。1.2.2納人標(biāo)準(zhǔn)：①在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上加用燈盞細(xì)辛注射液和注射用燈盞花素治療不穩(wěn)定型心絞痛，并以比較療效為主要目的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)或臨床對(duì)照試驗(yàn)；②疾病診斷符合《不穩(wěn)定型心絞痛診斷和治療建議》中UA(除外變異性心絞痛)的定義[4]；③療效判定：顯效：心絞痛發(fā)作頻率、持續(xù)時(shí)間、硝酸甘油耗量減少80％以上，ST段下移≥0.1mm；有效：心絞痛發(fā)作頻率、持續(xù)時(shí)間、硝酸甘油耗量減少50％～80％，ST段下移0.05-0.1mm；無(wú)效：心絞痛發(fā)作頻率、持續(xù)時(shí)間、硝酸甘油耗量減少、ST段下移均達(dá)不到有效標(biāo)準(zhǔn)?？傆行?（顯效數(shù)+有效數(shù)）/總病例數(shù)1.2.3文獻(xiàn)的情況：共檢索到符合條件的文獻(xiàn)15篇，涉及燈盞細(xì)辛注射液的文獻(xiàn)9篇，涉及注射用燈盞花素注射液的文獻(xiàn)分別為6篇。均采用納入標(biāo)準(zhǔn)中提到的相同的診斷和療效評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。有1篇文獻(xiàn)報(bào)道燈盞細(xì)辛注射液的給藥方法為20ml/次，每天1次，療程14天，有4篇文獻(xiàn)報(bào)道的給藥用法為30ml/次，每天1次，療程14天，有4篇文獻(xiàn)報(bào)道的給藥用法為40ml/次，每天1次，療程14天；有2篇文獻(xiàn)報(bào)道注射用燈盞花素的給藥方法為25mg/次（25mg/支），每天1次，療程14天，有4篇文獻(xiàn)報(bào)道的給藥用法為50mg/次（25mg/支），每天1次，療程14天。治療組與常規(guī)治療組的臨床療效有顯著性差異，即加用燈盞細(xì)辛制劑治療不穩(wěn)定型心絞痛的臨床療效顯著優(yōu)于常規(guī)治療組。每篇文獻(xiàn)報(bào)道加用燈盞細(xì)辛制劑治療組均未見(jiàn)明顯不良反應(yīng)。1.3統(tǒng)計(jì)方法：采用X2檢驗(yàn)。2.結(jié)果2.1成本和效果的確定本文為回顧性分析，由于間接成本與隱性成本在不同個(gè)體問(wèn)差異很大，不宜計(jì)算，且各文獻(xiàn)均報(bào)道未見(jiàn)明顯不良反應(yīng)，不良反應(yīng)不影響成本的計(jì)算，故本文只計(jì)算直接成本。由于本文研究的是兩種治療方案在常規(guī)治療基礎(chǔ)上加用的另外一種藥物治療同樣一種疾病的成本-效果比，可以假設(shè)常規(guī)治療的成本相等或沒(méi)有顯著性差異，只計(jì)算兩種燈盞細(xì)辛制劑的藥品人均費(fèi)用作為成本。燈盞細(xì)辛注射液的人均成本為1052.54元，注射用燈盞細(xì)辛的人均成本為865.33元。在藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)中，效果指的是健康效果，是指所關(guān)注的特定藥物治療方案的臨床結(jié)果，常用某特定的治療目標(biāo)或直接用衛(wèi)生干預(yù)后的效果指標(biāo)表示[5]。本文采用總有效率作為效果，燈盞細(xì)辛注射液的總有效率為91.37%，注射用燈盞細(xì)辛的總有效率為89.83%，兩組的總有效率沒(méi)有顯著性差異（p＞0.05）。見(jiàn)表1。表1成本與效果統(tǒng)計(jì)表組別總病例數(shù)人均成本（元）臨床治療效果總有效率（%）顯效數(shù)有效數(shù)無(wú)效數(shù)燈盞細(xì)辛注射液組5911052.543062345191.37注射用燈盞花素組472865.332132114889.832.2成本-效果分析成本-效果分析的目的在于尋找達(dá)到某-治療效果時(shí)成本最低的治療方案，即在成本和效果之間找到一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。成本-效果比(C/E)則把二者有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，它是采用單位效果所花費(fèi)的成本表示，比值越小越好。而當(dāng)成本增加、效果增加時(shí)，就需考慮每增長(zhǎng)一個(gè)效果單位所花費(fèi)的成本，即進(jìn)行增長(zhǎng)的成本-效果分析。它是在一種方案的基礎(chǔ)上實(shí)施另一種方案所增加的成本和額外的效果的比值(△C/△E)，比值越小，增加一個(gè)單位效果所需追加的成本越低，方案的實(shí)際意義越大[5]。從表2可見(jiàn)，注射用燈盞花素具有較小的成本-效果比（9.63），以其為對(duì)照，計(jì)算出燈盞細(xì)辛注射液的△C/△E為121.56，即相對(duì)于注射用燈盞花素，燈盞細(xì)辛注射液的治療效果每增加一個(gè)單位所需要的成本為121.56元。表2成本-效果分析組別人均成本（C，元）總有效率（E，%）成本-效果比（C/E）增量成本-效果比(△C/△E)燈盞細(xì)辛注射液1052.5491.3711.51121.56注射用燈盞花素865.3389.839.63—2.3敏感度分析藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)研究中所用的變量通常較難準(zhǔn)確地測(cè)量出來(lái)，因而必須評(píng)價(jià)假設(shè)和估量值隨可能變化值而變化，從而影響結(jié)果和結(jié)論的方法。隨醫(yī)療改革措施的實(shí)施，降低藥價(jià)已成趨勢(shì)，假設(shè)藥價(jià)下降20%，再進(jìn)行成本-效果分析，結(jié)果未發(fā)生變化。見(jiàn)表3。表3敏感度分析組別人均成本（C，元）總有效率（E，%）成本-效果比（C/E）增量成本-效果比(△C/△E)燈盞細(xì)辛注射液842.0391.379.2297.25注射用燈盞花素692.2689.837.71—3.討論冠心病不穩(wěn)定型心絞痛屬于中醫(yī)“胸痹”、“心痛”、“厥心痛”等范疇，病機(jī)特點(diǎn)是本虛標(biāo)實(shí)、虛實(shí)夾雜。標(biāo)實(shí)以心血瘀阻為主，且貫穿疾病的全過(guò)程。故治之應(yīng)“疏其血?dú)?，令其調(diào)達(dá)”(《素問(wèn)·至真要大論篇》)。國(guó)內(nèi)許多醫(yī)家亦認(rèn)為冠心病是血瘀為患，因此多采用活血化瘀法治療[6]。燈盞細(xì)辛制劑具有擴(kuò)張血管、抗血小板聚集及抗缺血作用，使不穩(wěn)定型心絞痛的血液黏度降低，血小板聚集減少，改善冠狀動(dòng)脈循環(huán)，糾正心肌的缺血低氧。而且臨床應(yīng)用安全，無(wú)明顯不良反應(yīng)[7]。燈盞細(xì)辛注射液和注射用燈盞花素雖然都由燈盞細(xì)辛中提取得到的有效組分制成的中藥注射劑，由于其含有的化學(xué)成分及其比例不完全相同，導(dǎo)致其臨床效果也會(huì)有差別。注射用燈盞花素的主要成分是野黃芩苷，為黃酮類成分，其含量在98%以上；燈盞細(xì)辛注射液的主要成分為總咖啡酸酯和燈盞甲素等黃酮類成分，野黃芩苷的含量只有10%左右。所以說(shuō)，這兩種燈盞細(xì)辛注射制劑由于所含成分的差異肯定會(huì)導(dǎo)致臨床治療效果的差異。大量基礎(chǔ)研究表明，燈盞細(xì)辛注射液中的咖啡酸酯類成分主要具有神經(jīng)細(xì)胞保護(hù)作用，可以選擇用于腦梗死等疾病的治療。研究表明，雖然注射用燈盞花素的臨床治療效果相對(duì)稍低，但是與燈盞細(xì)辛注射液相比，沒(méi)有顯著性差異（p＞0.05），而其成本-效果比較低（9.63），說(shuō)明注射用燈盞花素用于輔助治療不穩(wěn)定型心絞痛的較佳選擇，值得提倡。

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磷礦石是地球上最重要的含磷礦產(chǎn)資源，其主要礦物組成是磷灰石，研究磷礦石的微生物風(fēng)化作用對(duì)認(rèn)識(shí)磷的生物循環(huán)具有理論和實(shí)際意義。自然條件下微生物對(duì)礦物的風(fēng)化作用是礦物元素溶出或被選擇性吸收以及重結(jié)晶[1]，是微生物受到外部環(huán)境改變而產(chǎn)生的一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)和生物物理變化。該過(guò)程在生物地球化學(xué)循環(huán)，土壤及植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中有重要意義。礦物的微生物風(fēng)化作用機(jī)理十分復(fù)雜，概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面：⑴微生物代謝產(chǎn)物造成礦物的風(fēng)化溶解。主要是分泌到細(xì)胞外的無(wú)機(jī)和有機(jī)代謝物與礦物發(fā)生相互作用導(dǎo)致對(duì)礦物表面的溶蝕[2-8]。⑵絡(luò)合作用。由微生物生長(zhǎng)代謝所分泌的有機(jī)絡(luò)合物能螯合礦物中某些金屬元素，促進(jìn)可溶性元素的釋放[4,8-11]。⑶微生物生長(zhǎng)導(dǎo)致的物理風(fēng)化作用。Jayasinghearachchi等[12]和Vandevivere等[13]在研究細(xì)菌對(duì)礦物溶解作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖可在礦物表面形成生物膜，從而在礦物顆粒表面形成一個(gè)特有的相對(duì)封閉的微環(huán)境，加速礦物的溶解；Jongmans等[14]發(fā)現(xiàn)真菌生長(zhǎng)時(shí)菌絲伸進(jìn)礦物顆粒中，加速了礦物顆粒的物理破壞作用；以上有關(guān)礦物的微生物風(fēng)化作用機(jī)理的解釋都是研究者從不同角度在不同條件下所提出的設(shè)想或研究結(jié)論，而微生物對(duì)礦物的風(fēng)化作用機(jī)理研究與試驗(yàn)對(duì)象（礦物材料和菌種）和所給的環(huán)境條件密切相關(guān)。貴州磷礦是中國(guó)著名的磷礦基地和國(guó)家級(jí)大型磷復(fù)肥基地；磷礦資源屬非再生性自然資源，大規(guī)模的磷礦開(kāi)發(fā)利用造成資源逐年減少，同時(shí)也造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。微生物風(fēng)化作用具有能耗低、污染小和流程短的特點(diǎn)，嘗試?yán)梦⑸镒饔玫姆绞絹?lái)解決磷礦資源開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)相矛盾的問(wèn)題具有實(shí)際意義，但前提必須弄清楚微生物與磷礦石相互作用的過(guò)程和機(jī)制。以往的研究主要集中在微生物對(duì)磷灰石（單一礦物）解磷機(jī)理上，而磷礦石（磷塊巖）是多種礦物的集合體，是復(fù)雜體系。目前沒(méi)有有關(guān)微生物對(duì)磷礦石的風(fēng)化作用研究的報(bào)道。本文研究一株黑曲霉Aspergillusniger對(duì)產(chǎn)自貴州開(kāi)陽(yáng)的磷礦石的風(fēng)化作用，試圖通過(guò)研究液體培養(yǎng)基中黑曲霉生長(zhǎng)對(duì)磷礦石進(jìn)行直接或間接作用，探討絲狀真菌對(duì)磷礦石風(fēng)化作用機(jī)理，為貴州磷礦石綜合利用提供新思路。1材料與方法1.1磷礦石來(lái)源及其礦物學(xué)特征磷礦石采自貴州省開(kāi)陽(yáng)縣磷礦。經(jīng)礦物薄片顯示磷灰石礦物以橢球狀集合體形式存在，顆粒大小在0.05~0.1mm左右，顆粒支撐和基質(zhì)支撐，膠結(jié)物為膠磷礦。其中還含有少量的方解石、粘土礦物等副礦物。隱晶質(zhì)磷灰石呈隱晶—微晶集合體，6100倍電鏡下為0.01~6μm的粒狀、針狀、柱狀和片狀等超微磷灰石晶體。其化學(xué)式為Ca10P5.9C0.4O23.2(OH)0.7F2.1。磷礦石樣品的全巖分析和礦物組成分析結(jié)果見(jiàn)表1表1磷礦石的巖石化學(xué)成分Table1Elementcompositionofthephosphoriterockw/%化學(xué)成分CaOMgOK2ONa2OFe2O3Al2O3SiO2P2O5TiO5MnO2其它51.370.470.140.311.040.632.9036.460.070.056.56表2磷礦石的XRD分析結(jié)果Table2TheXRDanalysisofphosphoriterock組成氟磷灰石石英高嶺石伊利石蒙脫石非晶質(zhì)w/％91.101.981.702.462.45量極少1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.3不同培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)液中主要離子質(zhì)量濃度每隔5d取上清液（分別于5、10、15、20、25和30d取樣），樣品用針頭過(guò)濾器（Millipore，Whatman濾膜，孔徑0.22μm）過(guò)濾，取濾液5mL置50mL的容量瓶中定容（稀釋10倍）。取5mL稀釋液放置小離心管中，加1滴濃硝酸，使其酸化。用電感耦合等離子體－發(fā)射光譜儀(美國(guó)Varian公司VistaMPX型)分別測(cè)定Ca、Mg、Al、Mn、Fe和K等陽(yáng)離子質(zhì)量濃度。取容量瓶中的稀釋液2mL用離子色譜（DionexICS-90離子色譜，美國(guó)Dionex公司。運(yùn)行參數(shù)：Column：IonPacAS14A4-mm；PSI：1750；Eluent：8.0mmol·L-1Na2CO3/1.0mmol·L-1NaHCO3；FlowRate：1.0mL·min-1）分別測(cè)定其中H2PO4-、SO42-和Cl-等無(wú)機(jī)陰離子質(zhì)量濃度。1.4殘留物分析1.4.1將真菌作用后的礦物殘?jiān)扔谜麴s水洗去其中的可溶性離子，盡量除去菌體，用真空冷凍干燥機(jī)進(jìn)行冷凍干燥后稱質(zhì)量；將少量干燥樣品放在研缽中研磨到過(guò)200目篩，XRD分析（D/Max-2200型X射線衍射儀，CuKα輻射，石墨單色器濾波，管電壓40kV，管電流30mA,掃描速度：3°min-1）。用K值法[16,17]計(jì)算出樣品中各礦物的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后再乘以樣品干重，得到各礦物的質(zhì)量。1.4.2冷凍干燥樣品粉末分散在導(dǎo)電膠上，在表面噴鍍導(dǎo)電碳膜，最后用電子探針及EDS儀進(jìn)行分析（日本島津EPMA-1600型電子探針，儀器的工作參數(shù)為：加速電壓25kV，速流0.25nA，掃描二次電子成像；EDS的工作參數(shù)為：加速電壓25kV，速流0.45nA，束斑直徑0.1μm）。2結(jié)果與討論2.1不同培養(yǎng)時(shí)間培養(yǎng)液上清液中的離子質(zhì)量濃度的變化特征每隔5d取各種處理上清液過(guò)濾，測(cè)定濾液中可溶性離子質(zhì)量濃度，然后按如下處理方式進(jìn)行計(jì)算黑曲霉作用下從礦粉中溶出的離子質(zhì)量濃度Δρ：（1）礦粉與蒸餾水作用后，濾液中可溶性離子質(zhì)量濃度ρ1，即在水的作用下礦粉溶出的離子質(zhì)量濃度（ρm）；（2）黑曲霉培養(yǎng)基中的可溶性離子質(zhì)量濃度（ρ2）可表示為：ρ2=ρc－ρf1（ρc培養(yǎng)基中主要離子質(zhì)量濃度；ρf1在礦粉存在情況下黑曲霉從培養(yǎng)基中吸附及其生長(zhǎng)吸收的主要離子質(zhì)量濃度）；（3）黑曲霉與礦粉作用后可溶性離子質(zhì)量濃度（ρ3）表示為：ρ3=ρc－ρf2＋ρm－ρsm+ρmf（ρf2黑曲霉吸附及其生長(zhǎng)吸收的離子質(zhì)量濃度；ρsm形成次生礦物消耗的離子質(zhì)量濃度；ρmf礦粉被黑曲霉作用時(shí)溶出的離子質(zhì)量濃度）；那么不同培養(yǎng)時(shí)間后由黑曲霉作用所溶出的離子質(zhì)量濃度（Δρ）表示為：Δρ=ρ3－ρ2－ρ1；以上ρ可表示H2PO4-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+和K+等離子質(zhì)量濃度。當(dāng)ρc－ρf2≥0時(shí)，培養(yǎng)基能提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)滿足生長(zhǎng)所需，此時(shí)可假設(shè)ρf1=ρf2，ρ=ρmf－ρsm；當(dāng)ρc－ρf2<0時(shí)，培養(yǎng)基提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能滿足生長(zhǎng)所需，那么ρf2－ρf1>0，Δρ=ρmf－（ρf2－ρf1）－ρsm；不同時(shí)間條件下不同的Δρ值由圖1所示?！?，直接作用過(guò)程；□，間接作用過(guò)程。誤差線代表正負(fù)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）圖1直接作用和間接作用時(shí)，清液中的離子質(zhì)量濃度隨時(shí)間的變化特征Fig.1Thevariablecharacteristicofionconcentrationinsupernatantwiththetimeduringdirectandindirectprocess間接作用時(shí)，Δρ是先增加后降低，到作用后期，除Δρ(Al3+)>0外，其余Δρ<0，說(shuō)明間接作用時(shí)，黑曲霉生長(zhǎng)所需元素不能完全由培養(yǎng)基提供，將一部分自礦物中溶出的元素吸收。這也表明間接作用條件下，黑曲霉對(duì)磷礦石的風(fēng)化作用減弱。整個(gè)作用過(guò)程中，Δρ(Al3+)>0，說(shuō)明Al3+一直處于溶出狀態(tài)，且溶出的Al3+不被微生物生長(zhǎng)所吸收。由上面主要離子質(zhì)量濃度變化特征可知，黑曲霉對(duì)磷礦石的直接風(fēng)化作用大于間接風(fēng)化作用。直接風(fēng)化作用不但有小分子酸溶作用，還有菌絲體生長(zhǎng)所帶來(lái)的物理破壞作用和胞外分泌的大分子物質(zhì)作用；而間接作用只是能透過(guò)透析袋的小分子物質(zhì)作用。由于磷礦石中磷灰石是主要礦物，所以，風(fēng)化過(guò)程中Δρ(Ca2+)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)與Δρ(H2PO4-)變化趨勢(shì)接近一致。而其余Δρ（除Δρ(Ca2+)和Δρ(H2PO4-)以外）變化趨勢(shì)都呈現(xiàn)出先增高然后降低，這與黑曲霉生長(zhǎng)和礦物結(jié)構(gòu)組成等許多因素有關(guān)，當(dāng)黑曲霉處于生長(zhǎng)的旺盛期時(shí)，黑曲霉菌絲體生長(zhǎng)還會(huì)帶來(lái)物理破壞作用；隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)曲霉生長(zhǎng)逐步進(jìn)入衰退期，生理代謝逐漸減弱，對(duì)礦物的風(fēng)化作用也相應(yīng)的減弱。間接作用主要是小分子物質(zhì)作用，作用程度弱，Δρ是先增大后降低，說(shuō)明礦物的風(fēng)化作用同樣與菌體的生長(zhǎng)有關(guān)，菌體生長(zhǎng)旺盛，分泌的代謝產(chǎn)物多，但由于透析袋對(duì)菌絲體和大分子物質(zhì)的阻隔，風(fēng)化作用比直接作用時(shí)弱，導(dǎo)致溶出的離子濃度沒(méi)有直接風(fēng)化作用時(shí)高。2.2XRD分析及表面形態(tài)微觀分析2.2.1黑曲霉與磷礦粉直接作用后，礦物殘?jiān)懈鞣N礦物元素分析結(jié)果見(jiàn)表3。表3黑曲霉與礦粉直接作用時(shí)，不同作用時(shí)間殘?jiān)懈鞯V物的質(zhì)量Table3Duringdirectprocess,contentofmineralsafterprocessedinremainderm/g時(shí)間/d磷灰石石英高嶺石伊利石蒙脫石黃鐵礦水草酸鈣04.440.080.090104.320.0700.03203.720.09080.28302.660.0700.100.050.080.12表3結(jié)果表明，直接作用時(shí)，隨作用時(shí)間增加，磷灰石質(zhì)量逐漸減少，30d后磷灰石的量?jī)H為2.66g。磷礦石含多種礦物，它們受風(fēng)化的程度各不相同，高嶺石首先被風(fēng)化（表2），原礦中高嶺石質(zhì)量較少，10d以后，高嶺石完全被風(fēng)化。整個(gè)過(guò)程中石英、伊利石受風(fēng)化的程度較弱，前期蒙脫石與黃鐵礦受黑曲霉的風(fēng)化作用不明顯，到作用后期，風(fēng)化作用較強(qiáng)。水草酸鈣的量是先增加后降低，其原因是黑曲霉產(chǎn)生草酸螯合了磷礦石中的Ca并形成水草酸鈣，釋放出磷酸根。水草酸鈣的質(zhì)量先增后降的原因可能由于黑曲霉生長(zhǎng)后期，養(yǎng)分不足，黑曲霉以水草酸鈣為其碳源，這與微生物利用其代謝產(chǎn)物進(jìn)行再吸收[18]的觀點(diǎn)一致。黑曲霉與磷礦粉間接作用后，礦物殘?jiān)懈鞣N礦物元素分析結(jié)果見(jiàn)表4。表4間接作用時(shí)，不同作用時(shí)間殘?jiān)懈鞯V物的質(zhì)量Table4Duringindirectprocess,contentofmineralsafterprocessedinremainderm/g時(shí)間/d磷灰石石英高嶺石伊利石蒙脫石黃鐵礦水草酸鈣04.440.080.090104.310.080.000.05204.000.09090.14303.800.0900.090.090.140.15表4結(jié)果表明，間接作用時(shí)，隨培養(yǎng)時(shí)間增加，磷灰石的質(zhì)量逐漸減少，到30d時(shí)磷灰石的量為3.80g。高嶺石受風(fēng)化的程度比直接作用時(shí)要弱，10d后還有部分高嶺石的存在，到20d以后才被完全風(fēng)化。整個(gè)風(fēng)化過(guò)程中，石英的質(zhì)量有少量的增加，伊利石和蒙脫石質(zhì)量的在作用前期變化不大，而在作用后期有減少。黃鐵礦受風(fēng)化的作用也不明顯。次生礦物水草酸鈣是逐漸增加的，這與直接作用有很大的差別，可能的原因是由于透析袋的阻隔作用，水草酸鈣不能作為黑曲霉的碳源，其質(zhì)量是增加的。通過(guò)對(duì)作用后礦物殘?jiān)腦RD分析，磷灰石和高嶺石最易被風(fēng)化，石英最穩(wěn)定，伊利石、黃鐵礦和蒙脫石也有一定程度的風(fēng)化。直接風(fēng)化作用強(qiáng)于間接作用。次生礦物水草酸鈣的生成說(shuō)明了風(fēng)化機(jī)制中的螯合作用和礦物重組結(jié)合即由殘余礦物元素和不溶性礦物元素再次結(jié)合起來(lái)形成次生礦物。2.2.2電子探針對(duì)磷礦粉的黑曲霉風(fēng)化圖2結(jié)果表明，作用初期，黑曲霉菌絲較少；2-a.作用0d的礦粉；2-b.作用10d后的礦粉；2-c.作用20d后的礦粉；2-d.作用30d后的礦粉；2-e.間接作用的礦粉圖2黑曲霉作用磷礦石粉后的殘?bào)w的電子探針及相應(yīng)EDS圖（圖中箭頭所指為能譜儀分析區(qū)域）Fig.2ElectronprobeandEDSimagesoftheremainderafterprocessed能譜分析出現(xiàn)生物體組成元素S和Cl(圖2-b)，而此兩種元素在作用0d后的礦粉中卻未出現(xiàn)（圖2-a），這說(shuō)明菌絲與礦物已形成復(fù)合物。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，菌絲逐漸增多增密，礦物被緊緊的包裹；同時(shí)菌絲分泌物增多，團(tuán)聚體增大；礦物顆粒也由有規(guī)則變得無(wú)規(guī)則，某些較大礦物顆粒表面被溶蝕，形成許多溶蝕坑，易風(fēng)化礦物如高嶺石被溶蝕后，整個(gè)礦物復(fù)合體中形成很多細(xì)小的溶蝕洞，增加了黑曲霉菌絲及其代謝物與礦物接觸的面積（圖2-c）。到作用后期（圖2-d）已看不到明顯的菌絲存在，只是其殘?bào)w與被分解的礦物“殘骸”形成復(fù)合體，較大的礦物顆粒已經(jīng)變得混圓，小的礦物顆粒難以分辨，完全被菌體及其分泌物所包裹。整個(gè)風(fēng)化過(guò)程中，EDS圖上出現(xiàn)的生物體組成元素S和Cl，說(shuō)明礦物菌體復(fù)合物的形成。間接作用過(guò)程中，在探針圖上發(fā)現(xiàn)不了直接作用過(guò)程那樣明顯的變化,只是礦物顆粒的棱角變得不分明，細(xì)小顆粒增多；在能譜圖上也沒(méi)有出現(xiàn)生物體所所需元素S和Cl(圖2-e)。3結(jié)論（2）黑曲霉對(duì)磷礦石的風(fēng)化過(guò)程中，直接作用大于間接作用。因?yàn)橹苯幼饔貌粌H有小分子物質(zhì)作用，還有的菌絲的機(jī)械破壞作用以及胞外大分子物質(zhì)的作用，胞外大分子物質(zhì)是直接或間接促進(jìn)礦物的風(fēng)化，一方面胞外大分子物質(zhì)的許多亞基直接破壞礦物晶體晶格中的某些化學(xué)鍵；另一方面黑曲霉通過(guò)調(diào)節(jié)其代謝過(guò)程，產(chǎn)生更多的胞外分泌物有利于礦物的風(fēng)化。間接作用過(guò)程中由于透析袋的阻隔使菌絲的機(jī)械破壞作用以及胞外大分子物質(zhì)的作用不能發(fā)生。（3）黑曲霉對(duì)磷礦石的風(fēng)化過(guò)程中，代謝作用產(chǎn)酸造成對(duì)礦物溶解以及絡(luò)合作用。（4）礦物重組結(jié)合形成次生礦物，也可以促進(jìn)風(fēng)化作用的進(jìn)行，如胞外草酸鈣沉淀的產(chǎn)生。綜上所述，黑曲霉與礦粉的作用過(guò)程包括一系列復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，雖然本項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)黑曲霉分泌的胞外大分子物質(zhì)對(duì)磷礦石產(chǎn)生風(fēng)化作用，但還不清楚這些物質(zhì)是如何參與礦物的風(fēng)化過(guò)程，對(duì)這些胞外大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能也不清楚，所有這些都需要做進(jìn)一步探討。參考文獻(xiàn)：[1]克倫賓.微生物地球化學(xué)[M].楊承運(yùn),譯.北京:地質(zhì)出版社,1990:138-139.KRUMBEINWE.MicrobiologicalGeochemistry[M].TranslatedbyYANGChengyun.Beijing:GeologicalPublishingHouse,1990:138-139.[2]ADEMOLAO,ADEMYEMI,GEOFFREYM,etal.Fungaldegradationofcalcium-,lead-andsilicon-bearingminerals[J].Biometals,2005,18:269-281.[3]王光華,趙英,周德瑞,等.解磷菌的研究現(xiàn)狀與展望[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(1):96-101.WANGGuanghua,ZHAOYing,ZHOUDerui,etal.Reviewofphosphate-solubilizingmicroorganisms[J].EcologyandEnvironment,2003,12(1):96-101.[4]黃敏,吳金水,黃巧云,等.土壤磷素微生物作用的研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(3):366-370.HUANGMin,WUJinshui,HUANGQiaoyun,etal.Processinresearchonmicrobiologicalactionofsoilphosphorus[J].EcologyandEnvironment,2003,12(3):366-370.[5]BURFORDEP,FOMINAM,GADDGM.Fungalinvolvementinbioweatheringandbiotransformationofrocksandminerals[J].MineralManagement,2003,67:1127-1155.[6]KPOMBLEKOUAK,TABATABAIMA.Effectoforganicacidsonreleaseofphosphorusfromphosphaterocks[J].SoilScience,1994,158:442-453.[7]KUCEYRMN,JANZENHH,LEGGETTME.Microbiallymediatedincreasesinplant-availablephosphorus[J].AdvancesinAgronomy,1989,42:199-228.[8]WHITELAWMA,HARDENTJ,HELYARKR.PhosphatesolubilisationinsolutionculturebythesoilfungusPenicillumradicum[J].SoilBiologyandBiochemistry,1999,31:655-665.[9]AnnaR,Bj?rnDL,AndyFST,RogerDF.Mycelialgrowthandsubstrateacidificationofectomycorrhizalfungiinresponsetodifferentminerals[J].FEMSMicrobiologyEcology,2004,47:31-37.[10]DreverJI,StillingsLL.Theroleoforganicacidsinmineralweathering[J].ColloidsSurface,1997,120:167-181.[11]GaddGM.Fungalproductionofcitricandoxalicacid:importanceinmetalspeciation,physiologyandbiogeochemicalprocesses[J].AdvancesinMicrobialPhysiology,1999,41:47-92.[12]JAYASINGHEARACHCHIHS,SENEVIRATNEG.Fungalsolubilizationofrockphosphateisenhancedbyformingfungal-rhizobialbiofilms[J].SoilBiologyandBiochemistry,2005:1-4.[13]VANDEVIVEREP,KIRCHMANDL.Attachmentstimulatesexopolysaccharidesynthesisbyabacterium[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology,1993,59:3280-3286.[14]JONGMANSAG,VANBREEMENN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