ゴールドサイクル

金の循環とは、岩石圏、水圏、大気圏、生物圏を通じた金の生物地球化学的循環のことである。金は環境中での移動性が高く、主に微生物による生物地球化学的循環の影響を受ける貴金属である。[ 2 ^]金は、その循環全体を通じて、可溶化、安定化、生体還元、生体鉱化、凝集、リガンド利用のプロセスを経る。^[3]これらのプロセスは、さまざまな微生物群集や、炭素、窒素、硫黄などの他の元素の循環の影響を受ける。金は、Au(I/III)錯体、ナノ粒子、砂金粒子（ナゲットと粒）など、地球の表面環境にいくつかの形で存在する。金の生物地球化学的循環は非常に複雑で、銀、銅、鉄、マンガン、ヒ素、水銀などの他の金属の循環と深く絡み合っている。^[2]金は、鉱物の探査、処理、修復、バイオセンサーや薬物送達システムの開発、工業用触媒、電子廃棄物からの金の回収などの用途でバイオテクノロジー分野で重要です。^[2]

リソスフェアは金の主要な貯蔵庫であり、推定2.6x10 ¹³ Mgを含有している。^[1]現在、金は主にエレクトラムとして、テルル化物などの硬岩鉱床、および地殻の砂金中の粒子として存在している。金の循環は、金を含む岩石や鉱物の微生物風化から始まり、元素金の放出と可溶化によって環境中の金が流動化する。^{[2] [3]}ウィットウォーターズランド金鉱床には世界の金資源の約30％が含まれており、その大部分は微生物マット由来の有機炭素に直接関連している。^[2]金鉱石は、日本、インド、スペイン、ユーゴスラビア、南アフリカ、オーストラリア、アメリカ合衆国、カナダ、コロンビア、メキシコ、ブラジルなど、多くの国で採掘されている。^[1]

海洋貯留層には推定 5.6x10 ⁹ Mg の金が含まれており、海洋の金の濃度は約 4 ng Au/L で、​​一部の沿岸水域ではより高い値を示します。^[1] Au(I/III) イオンと Au(0) コロイドは、水溶液中の表面条件下では不安定で、微生物が排泄する物質とリガンド錯体を形成するのが一般的です。 ^[3]銀や水銀と同様に、これらの可動性の Au(I/III) 錯体は本質的に有毒です。^[2]砂金粒子表面のバイオフィルムに生息する一部の細菌は、Au(I/III) 錯体を沈殿させることでこの毒性に対処し、金のバイオミネラリゼーションを引き起こします。^[2]その他の古細菌、鉄還元細菌、および一部の硫酸塩還元細菌は、Au(III) イオンが毒性レベルで存在する場合に、周囲の環境を調節して無毒化する方法を開発しました。鉄と硫黄を酸化する岩石独立栄養細菌は、金を含む硫化鉱物を分解し、金を合金粒子またはAu(I)-チオ硫酸塩錯体として放出します。^[3]最終的に、これらのプロセスによって放出された金ナノ粒子は変化し、海洋に分散するか、堆積物に蓄積します。^{[2] [3]}

大気は金の最小の貯蔵庫であり、推定370 Mgが含まれています。^[1]最も揮発性の高い金化合物は、火山ガス中に存在する可能性のあるAu ₂ Cl ₆とAuF ₃です。^[2]

金の生物地球化学的循環は、炭素、窒素、硫黄、鉄の循環の影響を受けます。^[2]無酸素条件下での有機炭素の分解により、有機酸などのさまざまな有機中間体が生成され、これらは金の移動性の重要な決定要因です。窒素循環における主要な微生物プロセスは金の影響を受ける可能性があり、逆もまた同様です。たとえば、独立栄養性脱窒細菌はAu 錯体を不安定化し、金の循環に役割を果たす可能性があります。^[2]全体として、金の移動性、バイオミネラリゼーション、鉱石形成プロセスは、反応性窒素含有化合物の影響を受ける可能性があります。 [ ^2]金は一般に鉄硫化物に組み込まれ、Fe(III)-オキシ水酸化物沈殿物によって吸着されます。金を含む黄鉄鉱の酸化は、可溶性金錯体の移動につながる可能性があります。^[2]

地球の歴史を通じて、金、微生物、pHや酸化還元電位などの物理化学的条件の相互作用により、金粒子が凝集して粒や塊が形成されてきました。^{[2]初期の無酸素地球の浅い表層水中の} シアノバクテリアは、水に溶解した金錯体を蓄積し、地球化学モデルは、古代の水域における金の溶解度が今日よりもはるかに高かったことを示しています。^[2]実験的証拠は、初期の地球では、Fe(III)還元極限環境細菌と硫酸還元細菌が金含有鉱床の形成に寄与した可能性があることを示唆しています。^[2]

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