Guld cykel
Guldcykeln är den biogeokemiska kretsloppet av guld genom litosfären , hydrosfären , atmosfären och biosfären . Guld är en ädel övergångsmetall som är mycket rörlig i miljön och föremål för biogeokemisk cykling, till stor del driven av mikroorganismer. Guld genomgår processer av solubilisering, stabilisering, bioreduktion, biomineralisering , aggregering och ligandanvändning under hela sin cykel. Dessa processer påverkas av olika mikrobiella populationer och cykling av andra element som kol, kväve och svavel. Guld finns i flera former i jordens ytmiljö inklusive Au(I/III)-komplex, nanopartiklar och guldpartiklar (klumpar och korn). Guldets biogeokemiska cykel är mycket komplex och starkt sammanflätad med cykling av andra metaller inklusive silver, koppar, järn, mangan, arsenik och kvicksilver. Guld är viktigt inom bioteknikområdet för tillämpningar som mineralutforskning, bearbetning och sanering, utveckling av biosensorer och läkemedelsleveranssystem, industriella katalysatorer och för återvinning av guld från elektroniskt avfall .
Litosfären
| Del av en serie om |
| biogeokemiska kretslopp |
|---|
 |
Litosfären är den dominerande reservoaren av guld, som innehåller uppskattningsvis 2,6x10 13 Mg. Idag finns guld främst som elektrum , i hårda stenavlagringar som tellurider och som partiklar i placers i jordskorpan. Guldcykling börjar med mikrobiell vittring av guldhaltiga bergarter och mineraler som mobiliserar guld i miljön via frisättning av elementärt guld och solubilisering. Witwatersrands guldfyndigheter är värd för cirka 30 % av världens guldtillgångar, varav en stor del är direkt associerad med organiskt kol som härrör från mikrobiella mattor . Guldmalm har brutits i många länder, inklusive Japan, Indien, Spanien, Jugoslavien, Sydafrika, Australien, USA, Kanada, Colombia, Mexiko och Brasilien.
Hav
Havsreservoaren innehåller uppskattningsvis 5,6x10 9 Mg guld och koncentrationen av oceaniskt guld är cirka 4 ng Au/L med högre värden i vissa kustvatten. Au(I/III)-joner och Au(0)-kolloider är instabila under ytförhållanden i vattenlösningar och bildar vanligen ligandkomplex med ämnen som utsöndras av mikroorganismer. I likhet med silver och kvicksilver är dessa mobila Au(I/III)-komplex giftiga till sin natur. Vissa bakterier som lever i biofilmer på guldpartikelytor hanterar denna toxicitet genom att fälla ut Au(I/III)-komplex som leder till biomineralisering av guld. Andra arkéer, järnreducerande bakterier och vissa sulfatreducerande bakterier har utvecklat metoder för att reglera och avgifta sin omedelbara miljö när Au(III)-joner är närvarande i giftiga nivåer. Järn- och svaveloxiderande lito-autotrofa bakterier bryter ner guld-värdiga sulfidmineraler och frigör guld som legeringspartiklar eller Au(I)-tiosulfatkomplex. Så småningom genomgår guldnanopartiklar som frigörs genom dessa processer omvandling, sprids i oceaner eller ackumuleras i sediment.
Atmosfär
Atmosfären är den minsta reservoaren av guld, som innehåller uppskattningsvis 370 Mg. De mest flyktiga guldföreningarna är Au 2 Cl 6 , som kan förekomma i vulkaniska gaser, och AuF 3 .
Influenser och interaktioner av andra biogeokemiska kretslopp
Den biogeokemiska cykeln av guld påverkas av kol-, kväve-, svavel- och järnkretsloppen. Nedbrytning av organiskt kol under anoxiska förhållanden skapar ett brett utbud av organiska intermediärer, t.ex. organiska syror, som är viktiga bestämningsfaktorer för guldets rörlighet. Nyckelmikrobiella processer i kvävets kretslopp kan påverkas av guld och vice versa; till exempel kan autotrofa denitrifierande bakterier destabilisera Au-komplex och kan spela en roll i guldcykling. Sammantaget är det troligt att guldrörlighet, biomineralisering och malmbildande processer påverkas av de reaktiva kvävehaltiga föreningarna. Guld inkorporeras vanligtvis i järnsulfider och adsorberas av Fe(III)-oxihydroxidfällningar; oxidation av guldhaltig pyrit kan leda till mobilisering av lösliga guldkomplex.
Forntida jord
Under hela jordens historia har samspelet mellan guld, mikroorganismer och fysikalisk-kemiska förhållanden som pH och redoxpotential lett till aggregering av guldpartiklar för att bilda korn och nuggets. Cyanobakterier i grunda ytvatten på tidig anoxisk jord ackumulerade guldkomplex lösta i vattnet och geokemiska modelleringar indikerar att guldlösligheten i forntida vattenkroppar var mycket högre än idag. Experimentella bevis tyder på att Fe(III)-reducerande extremofiler och sulfatreducerande bakterier på tidig jord kan ha bidragit till bildandet av guldbärande avlagringar.
Se även
- ^ a b c d e Bowen, HJM (1985), Bowen, HJM; Frevert, T.; Grant, WD; Kratz, G. (red.), "The Cycles of Copper, Silver and Gold" , The Natural Environment and the Biogeochemical Cycles, The Handbook of Environmental Chemistry, Berlin, Heidelberg: Springer, vol. 1 / 1D, s. 1–27, doi : 10.1007/978-3-540-39209-5_1 , ISBN 978-3-540-39209-5 , hämtad 2021-03-21
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Sanyal, SK; Shuster, J; Reith, F (2019). "Cirkel av biogena element driver biogeokemisk guldcykling" . Earth-Science recensioner . 190 : 131–147. Bibcode : 2019ESRv..190..131S . doi : 10.1016/j.earscirev.2018.12.010 . hdl : 2440/124335 . ISSN 0012-8252 . S2CID 134009834 .
- ^ a b c d e Southam, Gordon; Lengke, Maggy F.; Fairbrother, Lintern; Reith, Frank (2009). "Guldets biogeokemi" . Element . 5 (5): 303–307. doi : 10.2113/gselements.5.5.303 . ISSN 1811-5209 .