微生物驅(qū)動(dòng)亞鐵氧化過程在水稻土中十分普遍，形成鐵氧化物表面正電荷豐富，可作為有效的吸附劑固定土壤中的重金屬。近中性環(huán)境中，亞鐵極易被氧氣氧化，因此亞鐵氧化過程的研究主要集中在厭氧條件下。但水稻土環(huán)境條件特殊，存在周期性的氧化還原作用，在水稻土中能形成大面積的微氧區(qū)域。只有在微氧條件下，中性微氧亞鐵氧化菌才能抗衡氧氣的競爭，進(jìn)行有效的微生物亞鐵氧化和代謝過程。微氧亞鐵氧化菌能利用氧氣作為電子受體將亞鐵氧化，從而獲得能量生長。但由于生境條件的限制，目前對該類微生物在水稻土中的多樣性與分布，及其生態(tài)環(huán)境功能仍不明晰。 
  省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所土壤環(huán)境礦物研究團(tuán)隊(duì)（劉承帥研究員課題組），利用反向梯度法富集培養(yǎng)稻田土壤中微氧鐵氧化菌，聚焦微氧亞鐵氧化過程中砷的轉(zhuǎn)化/固定機(jī)制。研究結(jié)果表明亞鐵通過微氧型鐵氧化菌氧化沉淀、并進(jìn)一步老化成水鐵礦，這一過程可有效的去除共存的活性態(tài)砷，且As(V)的去除效率明顯高于As(III)。在添加As(III)的體系中，形成的沉淀物中檢測到大量As(V)，表明砷固定過程中伴隨著砷的氧化。同時(shí)，體系中砷氧化功能基因的定量結(jié)果也證明了砷微生物氧化在砷固定中的關(guān)鍵作用。As(III)首先被微生物氧化為As(V)，隨后被亞鐵氧化菌形成的鐵氧化物吸附或形成共沉淀，從而被固定。該研究的微生物鐵-砷協(xié)同氧化耦合砷固定脫毒成果對于調(diào)控稻田土壤砷的有效性、完善土壤鐵循環(huán)理論體系具有重要支撐作用。 
  該研究得到國家自然科學(xué)基金（41603127和U1701241）、廣東省自然科學(xué)基金（2016A030313780）等項(xiàng)目的資助。研究成果近期發(fā)表在國際著名地球化學(xué)領(lǐng)域期刊（Nature Index期刊）《Geochimica et Cosmochimica Acta》（IF=4.258）。

微氧微生物亞鐵氧化耦合砷轉(zhuǎn)化固定過程示意圖

Tong H, Liu CS*, Hao LK, Swanner ED, Chen MJ, Li FB, Xia YF, Liu YH, Liu YN. Biological Fe(II) and As(III) Oxidation Immobilizes Arsenic in Micro-oxic Environments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2019, 265, 96-108

（省生態(tài)環(huán)境技術(shù)所 童輝/供稿）