生物矿化是地球表生环境中重要的地球化学过程。微生物作用下碳酸盐矿化机理的研究可以为全球碳循环、土壤形成和演化等科学问题提供重要线索。关于微生物作用下形成碳酸盐矿物的报道已有很多,其中,一些研究者认为细菌胞外碳酸酐酶(CA)可以促进碳酸盐矿物的形成,但是CA促进碳酸盐矿化的过程及其机理还不是很清楚。本文以两种细菌(节杆菌MF-2菌株和赖氨酸芽孢杆菌GW-2菌株)分泌的胞外CA作为活性物质,开展了多个系列的矿化实验,主要利用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和电感耦合等离子体发射光谱仪等先进仪器研究了胞外CA催化碳酸盐矿物沉淀的过程,初步探讨了其机理。本文的研究结果可以归纳为以下几点:(1)在MF-2菌株CA作用下,第120 h时在100 ml溶液中形成了 61.3 mg的沉淀物,在GW-2菌株CA作用下,第192 h时在100 ml溶液中形成了 46.3 mg的沉淀物。用30%的双氧水处理上述沉淀物后发现,其主体为碳酸盐矿物,分别占沉淀物总量的84.5%和86.6%。不加CA的对照实验中形成的沉淀物明显少于CA实验,并且其主要成分为可以被双氧水氧化的有机物质。(2)在MF-2菌株胞外CA高活性(1.39 U/L)条件下形成了方解石+球霰石,在低活性(0.06～0.50 U/L)条件下仅形成方解石。在GW-2菌株胞外CA低活性(11.52×10-2U/L)条件下也仅形成方解石。这意味着CA活性可能对碳酸盐矿物的种类有影响。(3)无论是MF-2菌株还是GW-2菌株胞外的CA,也无论CA活性高低,形成的矿物形态均比较单一,以菱面体、半球形和球形为主。这说明矿物形态可能与CA活性和来源无关。(4)MF-2菌株胞外CA促进碳酸盐矿化的主要机制是其加速CO2的水化反应,参与反应的CO2可能主要源于空气。