Thermodynamic and Kinetic Response of Microbial Reactions to High CO(2).
Thermodynamic and Kinetic Response of Microbial Reactions to High CO(2).
复制标题
DOI：
10.3389/fmicb.2016.01696
复制
发表时间：
2016
影响因子：
5.2
通讯作者：
Kirk MF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jin Q;Kirk MF
地质碳封存从工业来源捕获二氧化碳，并将二氧化碳储存在地下水库中，这是缓解全球气候变化的一种可行战略。在评估该战略的环境影响时，一个关键问题是微生物反应如何应对二氧化碳浓度升高。本研究利用生物地球化学模型探讨了CO2对地下环境中常见微生物反应的热力学和动力学的影响，包括共养氧化、铁还原、硫酸盐还原和产甲烷。结果表明，CO2浓度的升高降低了地下水的pH值，调节了地下水中弱酸的化学形态，从而以不同的方式和程度影响着微生物的反应。热力学分析表明，CO2分压的增加降低了共营养氧化和裂解产甲烷的有效能量，但提高了微生物铁还原、氢营养硫酸盐还原和产甲烷的有效能量。动力学模拟表明，高CO2在促进铁还原的同时，具有抑制微生物硫酸盐还原的潜力。这些结果与以前实验室和实地研究的观察结果一致，并突出了微生物对二氧化碳丰度增加的反应的复杂性，以及生物地球化学模型在评估和量化这些反应方面的潜在力量。
Geological carbon sequestration captures CO2 from industrial sources and stores the CO2 in subsurface reservoirs, a viable strategy for mitigating global climate change. In assessing the environmental impact of the strategy, a key question is how microbial reactions respond to the elevated CO2 concentration. This study uses biogeochemical modeling to explore the influence of CO2 on the thermodynamics and kinetics of common microbial reactions in subsurface environments, including syntrophic oxidation, iron reduction, sulfate reduction, and methanogenesis. The results show that increasing CO2 levels decreases groundwater pH and modulates chemical speciation of weak acids in groundwater, which in turn affect microbial reactions in different ways and to different extents. Specifically, a thermodynamic analysis shows that increasing CO2 partial pressure lowers the energy available from syntrophic oxidation and acetoclastic methanogenesis, but raises the available energy of microbial iron reduction, hydrogenotrophic sulfate reduction and methanogenesis. Kinetic modeling suggests that high CO2 has the potential of inhibiting microbial sulfate reduction while promoting iron reduction. These results are consistent with the observations of previous laboratory and field studies, and highlight the complexity in microbiological responses to elevated CO2 abundance, and the potential power of biogeochemical modeling in evaluating and quantifying these responses.
登录
查看更多内容
影响因子：
4.4
作者：
Jin, QS;Bethke, CM
通讯作者：
Bethke, CM
影响因子：
2.9
作者：
HELGESON, HC
通讯作者：
HELGESON, HC
影响因子：
3.9
作者：
Dixit, S;Hering, JG
通讯作者：
Hering, JG
影响因子：
5.1
作者：
Emerson, Joanne B.;Thomas, Brian C.;Banfield, Jillian F.
通讯作者：
Banfield, Jillian F.
DOI：
10.1073/pnas.0606083103
发表时间：
2006-09-19
影响因子：
11.1
作者：
Inagaki, Fumio;Kuypers, Marcel M. M.;Boetius, Antje
通讯作者：
Boetius, Antje