人为碱性环境的形成与嗜碱微生物的有限生长

一、碱性环境

天然碱性环境在地球上比较少见，稳定的碱性环境是由独特的地形、地理和气候条件共同作用的结果。碱湖和碱性沙漠是这类高碱性环境的典型代表，其特征是含大量的碳酸钠(Na₂CO₃)，通常是以天然碳酸钠(Na₂CO₃·10H₂O)或二碳酸氢三钠(Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O)的形式存在。这类环境具有很大的缓冲能力，因而十分稳定。其pH值可高达12或更高，这可能是地球上碱性最高的生境。碱湖的形成与盐湖十分相似，彼此都需要通过大量蒸发来浓缩盐。但形成碱湖需要周围环境岩石中的Na⁺，并且缺乏Ca²⁺和Mg²⁺。这样，当表面湖水溶解CO₂形成HCO^3－/CO₃^2－溶液后，少量的二价阳离子就会形成不溶性碳酸盐，而水体中大量存在的Na⁺则可形成碱性碳酸钠，从而提高湖水的pH值。由于在这一过程中其他可溶性盐(如NaCl)也被浓缩了，因而形成了含盐碱湖。这类碱湖主要分布在热带和亚热带干旱地区，我国西北地区也有不少碱湖。

除碱湖外，偶尔还可自然形成碱性地下水和碱泉。这是由于含钙矿在还原条件下进行低温风化，释放Ca²⁺和OH^－到溶液中，从而形成含Ca(OH)₂的地下水。由于Ca(OH)₂的低溶解性，这类地下水只有很低的缓冲能力。此外，某些微生物的代谢(如氧化和硫酸盐还原)也可导致环境或微环境的碱化。

人为碱性环境的形成往往与工业生产相关，如采矿、印染、造纸和食品加工都可能将废碱排到环境中，从而引起环境pH值的上升。

嗜碱微生物主要分布于碱性环境中，但从其他类型的环境中，甚至酸性环境中也可分离到嗜碱微生物。这可能与生物活动形成短暂的碱性小生境有关，这种小生境能维持少量嗜碱微生物的有限生长。