Золотой цикл
Золотой цикл — это круговорот золота биогеохимический в литосфере , гидросфере , атмосфере и биосфере . Золото — благородный переходный металл , который очень подвижен в окружающей среде и подвержен биогеохимическому циклированию, в основном под воздействием микроорганизмов. [2] Золото подвергается процессам солюбилизации, стабилизации, биовосстановления, биоминерализации , агрегации и использования лигандов на протяжении всего своего цикла. [3] На эти процессы влияют различные микробные популяции и круговорот других элементов, таких как углерод, азот и сера. Золото существует в нескольких формах в поверхностной среде Земли, включая комплексы Au(I/III), наночастицы и частицы россыпного золота (самородки и зерна). Биогеохимический цикл золота очень сложен и тесно переплетен с круговоротом других металлов, включая серебро, медь, железо, марганец, мышьяк и ртуть. [2] Золото играет важную роль в области биотехнологий для таких применений, как разведка, переработка и восстановление полезных ископаемых, разработка биосенсоров и систем доставки лекарств, промышленных катализаторов, а также для извлечения золота из электронных отходов . [2]
Литосфера
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Биогеохимические циклы |
|---|
 |
Литосфера является доминирующим резервуаром золота, содержащим примерно 2,6x10 13 Мг. [1] Сегодня золото существует в основном в виде электрума , в отложениях твердых пород, таких как теллуриды , и в виде частиц в россыпях земной коры. Круговорот золота начинается с микробного выветривания золотосодержащих пород и минералов, которое мобилизует золото в окружающую среду посредством высвобождения элементарного золота и солюбилизации. [2] [3] сосредоточено В месторождении золота Витватерсранд около 30% мировых запасов золота, значительная часть которых напрямую связана с органическим углеродом, полученным из микробных матов. [2] Золотая руда добывается во многих странах, включая Японию, Индию, Испанию, Югославию, Южную Африку, Австралию, Соединенные Штаты Америки, Канаду, Колумбию, Мексику и Бразилию. [1]
Океан
[ редактировать ]Океанский резервуар содержит примерно 5,6x10 9 Концентрация магнезиального золота и океанического золота составляет около 4 нг Au/л, а в некоторых прибрежных водах значения выше. [1] Ионы Au(I/III) и Au(0)-коллоиды нестабильны в поверхностных условиях в водных растворах и обычно образуют лигандные комплексы с веществами, выделяемыми микроорганизмами. [3] Подобно серебру и ртути, эти подвижные комплексы Au(I/III) токсичны по своей природе. [2] Некоторые бактерии, живущие в биопленках на поверхности частиц россыпного золота, справляются с этой токсичностью путем осаждения комплексов Au(I/III), что приводит к биоминерализации золота. [2] Другие археи, железоредуцирующие бактерии и некоторые сульфатредуцирующие бактерии разработали методы регулирования и детоксикации своего непосредственного окружения, когда ионы Au(III) присутствуют на токсичных уровнях. Литоавтотрофные бактерии, окисляющие железо и серу, расщепляют золотосодержащие сульфидные минералы, выделяя золото в виде частиц сплава или комплексов Au(I)-тиосульфата. [3] В конце концов, наночастицы золота, высвобождаемые в результате этих процессов, претерпевают трансформацию, рассеиваются в океанах или накапливаются в отложениях. [2] [3]
Атмосфера
[ редактировать ]Атмосфера — самый маленький резервуар золота, содержащий около 370 мг. [1] Наиболее летучими соединениями золота являются Au 2 Cl 6 , которое может встречаться в вулканических газах, и AuF 3 . [2]
Влияние и взаимодействие других биогеохимических циклов
[ редактировать ]На биогеохимический цикл золота влияют циклы углерода, азота, серы и железа. [2] Разложение органического углерода в бескислородных условиях приводит к образованию широкого спектра органических промежуточных продуктов, например органических кислот, которые являются важными определяющими факторами подвижности золота. Золото может влиять на ключевые микробные процессы в азотном цикле и наоборот; например, автотрофные денитрифицирующие бактерии могут дестабилизировать Au-комплексы и могут играть роль в круговороте золота. [2] В целом, вполне вероятно, что подвижность золота, биоминерализацию и процессы рудообразования. активные азотсодержащие соединения влияют на [2] Золото обычно включается в сульфиды железа и адсорбируется осадками оксигидроксида Fe(III); окисление золотосодержащего пирита может привести к мобилизации растворимых комплексов золота. [2]
Древняя Земля
[ редактировать ]На протяжении всей истории Земли взаимодействие золота, микроорганизмов и физико-химических условий, таких как pH и окислительно-восстановительный потенциал, приводило к агрегации частиц золота с образованием зерен и самородков. [2] Цианобактерии в неглубоких поверхностных водах ранней бескислородной Земли накапливали комплексы золота, растворенные в воде, и геохимическое моделирование показывает, что растворимость золота в древних водоемах была намного выше, чем сегодня. [2] Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что на ранней Земле Fe(III)-восстанавливающие экстремофилы и сульфатредуцирующие бактерии могли способствовать образованию золотосодержащих месторождений. [2]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Боуэн, HJM (1985), Боуэн, HJM; Фреверт, Т.; Грант, штат Вашингтон; Крац, Г. (ред.), «Циклы меди, серебра и золота» , Природная среда и биогеохимические циклы , Справочник по химии окружающей среды, том. 1 / 1D, Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 1–27, doi : 10.1007/978-3-540-39209-5_1 , ISBN. 978-3-540-39209-5 , получено 21 марта 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Саньял, Словакия; Шустер, Дж; Рейт, Ф (2019). «Круговорот биогенных элементов стимулирует биогеохимический круговорот золота» . Обзоры наук о Земле . 190 : 131–147. Бибкод : 2019ESRv..190..131S . doi : 10.1016/j.earscirev.2018.12.010 . hdl : 2440/124335 . ISSN 0012-8252 . S2CID 134009834 .
- ^ Jump up to: а б с д и Саутэм, Гордон; Ленгке, Мэгги Ф.; Фэйрбратер, Линтерн; Рейт, Фрэнк (2009). «Биогеохимия золота» . Элементы . 5 (5): 303–307. дои : 10.2113/gselements.5.5.303 . ISSN 1811-5209 .