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Struvite的形成之謎：它如何在尿液中迅速聚集？
Struvite（鎂銨磷酸鹽）是一種磷酸鹽礦物，具有化學式：NH4MgPO4·6H2O。這種礦物在正交晶系中結晶，其顏色從白色到淡黃色或棕白色不等，結晶形式多為金字塔形或片狀。它是一種較軟的礦物，摩斯硬度為1.5至2，且具有低比重，約為1.7。在中性和鹼性條件下，struvite的溶解度較低，但在酸性環境中易於溶解。
Struvite結晶的形成與尿液中氨產生的細菌種類有密切關係。
Struvite在尿液中形成時，主要是因為尿液感染了產生氨的微生物。這些細菌會將尿素水解成氨，進而提高尿液的pH值，使其變得偏鹼性。在這樣的環境中，struvite及其相伴析出的碳酸磷酸鈣容易形成腎結石。
Struvite腎結石的成因
Struvite腎結石又被稱為三重磷酸鹽結石，因其包含碳酸磷酸鈣而獲名。這類結石主要在犬隻的尿道中出現，偶爾也在貓和人類的尿道中發現。當尿液中的pH值上升時，struvite和碳酸磷酸鈣的沉澱會導致腎結石的形成。相關的尿素水解微生物包括蛋白酶、黃單胞菌、綠膿桿菌、克雷白氏菌和葡萄球菌等。
在貓的尿中發現的蛋白質cauxin被發現可能促進了struvite結晶的形成。
即使在沒有細菌感染的情況下，貓的尿液中仍會積累struvite晶體，這會導致排尿困難或尿中帶血等症狀。過去，貓隻的struvite結石常常需要手術切除，但現在專門的酸化低鎂飲食則能有效溶解無菌的struvite結石。
Struvite在其他環境中的存在
Struvite在自然界中則主要在有機物分解的環境中形成，如鳥糞沉積、玄武岩洞穴和沼澤等地。這樣的情況在感染尿素酶產生細菌的人的膽囊中、廢水處理中也會出現。
在廢水處理過程中，struvite會形成結垢，影響系統的運作效率。
在污水處理中，struvite會造成設備堵塞，影響處理效率。為了解決這一問題，運營者可以選擇更換管道，或者使用水力清洗器或機械磨碎機來清理。一些化學清洗產品被開發出來，用於去除和防止struvite的形成，降低系統的停機時間。此外，還有無需化學品的電動方法已在美國的污水處理廠中成功測試。
Struvite的農業應用
利用struvite作為農業肥料的應用可追溯到1857年。struvite中含有磷和氮兩種主要植物必需的營養成分，並且鎂也是其中的一項微量元素。這使得struvite在農業中的應用具備了良好的潛力，尤其是在緊缺資源的情境下。
調整尿液pH並加入鎂後，可以從尿液中生產struvite。
由於其豐富的營養成分，struvite的回收再利用在農業中看起來相當有前景。這不僅減少了廢物排放，也有助於改善土壤品質。然而，當前仍需進一步的研究和試探，以充分了解struvite在實際農業操作中的功效。
整體來說，struvite的形成和聚集是由多種環境因素以及生物學因素的交互作用所驅動的。這引發了一個深思的問題：在當代社會中，我們應該如何有效地管理和利用這種微型礦物，以應對日益嚴峻的環境挑戰呢？
