廣東省生態環境技術研究所

省生態環境技術所在腐殖質與砷的研究方面取得新進展

時間:2019-11-29 文本大小:【 |  | 】  【打印

近日,省生態環境技術研究所李芳柏研究員團隊有關土壤腐殖質在稻田砷轉化方面的最新進展。相關研究成果《Humic substances facilitate arsenic reduction and release in flooded paddy soil》以封面論文形式刊登在國際環境領域權威期刊《Environmental Science & Technology》(IF=7.149)。

腐殖質是土壤有機質的主要組分,能夠通過化學和微生物過程影響土壤中砷的形態轉化與砷的釋放。前期研究表明腐殖質主要通過3種方式與砷發生相互作用:(1)通過結構中的功能基團與砷發生吸附和絡合;(2)作爲電子電子穿梭體加速腐殖質還原菌與鐵礦物間的電子傳遞速率;(3)作爲碳源或與細菌形成多元複合物。然而,目前通過提取土壤腐殖質,研究其對稻田砷轉化影響的相關研究仍未見報道,而且腐殖質參與稻田砷轉化的具體機制也不明確。

本研究首先從泥炭土中提取腐殖質組分富裏酸(FA)、腐殖酸(HA)和胡敏素(HM),以砷汙染稻田土壤爲接種物,添加不同腐殖質組分建立厭氧微宇宙實驗體系,對腐殖質的電子穿梭體作用和電子供體潛力及腐殖質與功能基因轉錄和活性功能能微生物間的關系進行了探討。通過對不同處理組中砷形態測定,腐殖質不同組分的電子穿梭體功能研究,土壤活性微生群落結構、活性砷還原微生物類群解析及功能基因和細菌的轉錄表達定量。本研究證實了土壤腐殖質能夠通過三種主要作用機制促進稻田土壤砷的還原釋放:(1)腐殖質作爲電子穿梭機促進砷的非生物還原;(2)腐殖質提供活性有機質提高活性土著微生物的相對豐度,包括AzoarcusAnaeromyxobacterPseudomonas等;(3)腐殖質激活了異化砷還原基因arrA和異化砷還原微生物Geobacter spp.的轉錄表達。其中,FA組分對淹水稻田土壤中砷還原釋放的促進作用最爲明顯。對深入理解土壤碳砷鐵耦合的生物地球化學循環及對砷汙染稻田農業生産具有重要的指導意義。

 

Qiao JT; Li XM; Li FB; Liu TX; Young LY; Huang WL; Sun K; Tong H; Hu M. Humic substances facilitate arsenic reduction and release in flooded paddy soil. Environ. Sci. Technol. 2019, 53(9): 5034-5042

(省生态环境技术所 乔江涛/供稿)

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