ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Биологическое разрушение горных пород

Хотя большая часть вторичных минералов, таких, как глины, может формироваться из первичных силикатных горных пород посредством неорганических реакций в присутствии воды, од­нако процесс эрозии может катализироваться органическими реагентами. Джеке [20] представил обзор работ группы совет­ских ученых, которые полагают, что во многих случаях в про­цесс выветривания горных пород включается и биологическое воздействие. Полынов [21] считал, что многие из нестойких минералов, обнаруживаемых в настоящее время на поверхности земли, давно бы исчезли, если бы они непрерывно не синтези­ровались живыми организмами. Айдинян [22] сообщил, что на поверхности горных пород, на которой растут лишайники, об­наружены минералы в коллоидной форме, являющиеся продук­том выветривания и имеющие такое же отношение Si02 : R203 (оксиды железа или алюминия), что и в золе лишайника. Это указывает на биологическое происхождение таких коллоидных минералов. Глазовская [23] пришла к заключению, что водо­росли и диатомеи представляют собой сильнодействующие агенты эрозии, способные вырабатывать аморфный кремнезем и синтезировать алюмосиликаты, подобные бейделлиту и монт­мориллониту. Ярилова [24] обнаружила, что лишайники выде­ляют кислоты, которые разъедают твердые горные породы и могут расщеплять кристаллы плагиоклаза на частицы меньшего размера. Некоторые из таких глинистых минералов нонтронит- бейделлитового типа, по-видимому, синтезируются в раститель­ных тканях. Болышев [25] полагает, что сине-зеленые водоросли вызывают разложение почвенных минералов и способствуют переносу кремнезема и оксида алюминия в раствор и что крем­незем, приготовленный подобным образом, пригоден для усвое­ния некоторыми видами диатомей, которые обычно сопровож­дают сине-зеленые водоросли. Александров и Зак [26] выделили бациллу (В. siliceus), которая вызывала разложение нераство­римых, содержащих поташ алюмосиликатов, причем получаемый калий оказывался пригодным для усвоения растениями. Внесе­ние посевного материала в почву, обогащенную азотом и фос­фором, при небольшом содержании поташа в растворимой форме вызывало повышение урожая зерновых (пшеницы, куку­рузы) на 50—100 %. В проведенных в лабораторных условиях

38 Заказ № 250

Исследованиях Оберлис и Полманн [27] нашли, что на образцы отполированного полевого шпата оказывали воздействие раз­личные бактерии, как и в случае проведения соответствующих опытов на стекле [28]. Кутузова [29] проводила обширные исследования с множеством разнообразных микробов и минера­лов. Она обнаружила, что значение рН в таких средах в некото­рых случаях понижалось до 2, что вызывало распад алюмосили­катов. Даже кварц выделял аморфный Si02 под воздействием бактерий рода Sarcina. Разнообразные типы бактерий, способ­ных оказывать разрушение силикатов, были рассмотрены в об­зоре Воронкова, Зелчана и Лукевица [4а].

Ассоциация с простейшими

Сведения о содержании кремнезема в микроорганизмах или о наличии адсорбированного кремнезема на их внешней обо­лочке, как это показано на рис. 7.1, трудно получить посред­ством химического анализа, Отделение клеточных микроорга­низмов от загрязняющих примесей, таких, как коллоидные глины, также представляет собой проблему, которая делает сомнительными сообщаемые в литературе данные о содержании кремнезема в «золе», в особенности в исследованиях, выполнен­ных еще до того, как стал применяться электронный микроскоп.

Вирусы

Сообщается, что даже в вирусах кремнезем является суще­ственным компонентом. Фауст и Адаме [30] выделили кристал­лический вирус, состоящий из полиэдрических частиц, из раз­личных гусениц (Bombyx топ и др.) и обнаружили в нем со­держание кремния, соответствующее концентрации 0,2—0,6 % Si02, что составляет существенную часть белковой матрицы.

Бактерии

Для некоторых определенных почвенных бактерий харак­терно, что поглощение кремния в виде растворимого кремнезема в культуральной среде сопровождается выделением фосфора. Хейнен [31] изучил факторы, которые ускоряли и затормажи­вали такой обмен. В отсутствие глюкозы кремний маскировался избытком фосфата. Фракции в виде частиц, отделяемые от бак­териальных оболочек, включались в метаболизм кремния [32]. За период с 1960 по 1967 г. Хейнен представил 14 статей, в которых изложил детали этого вопроса.

Существенная роль кремнезема в метаболизме определенных видов бактерий, а также взаимодействие бактерий с силикаге - лями и минералами исследовалась в широком масштабе, осо­бенно в Советском Союзе. Эти работы обобщены в монографии Воронкова, Зелчана и Лукевица [4а].