近日，省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所李芳柏研究員團(tuán)隊(duì)有關(guān)土壤腐殖質(zhì)在稻田砷轉(zhuǎn)化方面的最新進(jìn)展。相關(guān)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(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊《Environmental Science & Technology》（IF=7.149）。

腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組分，能夠通過化學(xué)和微生物過程影響土壤中砷的形態(tài)轉(zhuǎn)化與砷的釋放。前期研究表明腐殖質(zhì)主要通過3種方式與砷發(fā)生相互作用：（1）通過結(jié)構(gòu)中的功能基團(tuán)與砷發(fā)生吸附和絡(luò)合；（2）作為電子電子穿梭體加速腐殖質(zhì)還原菌與鐵礦物間的電子傳遞速率；（3）作為碳源或與細(xì)菌形成多元復(fù)合物。然而，目前通過提取土壤腐殖質(zhì)，研究其對稻田砷轉(zhuǎn)化影響的相關(guān)研究仍未見報(bào)道，而且腐殖質(zhì)參與稻田砷轉(zhuǎn)化的具體機(jī)制也不明確。

本研究首先從泥炭土中提取腐殖質(zhì)組分富里酸（FA）、腐殖酸（HA）和胡敏素（HM），以砷污染稻田土壤為接種物，添加不同腐殖質(zhì)組分建立厭氧微宇宙實(shí)驗(yàn)體系，對腐殖質(zhì)的電子穿梭體作用和電子供體潛力及腐殖質(zhì)與功能基因轉(zhuǎn)錄和活性功能能微生物間的關(guān)系進(jìn)行了探討。通過對不同處理組中砷形態(tài)測定，腐殖質(zhì)不同組分的電子穿梭體功能研究，土壤活性微生群落結(jié)構(gòu)、活性砷還原微生物類群解析及功能基因和細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄表達(dá)定量。本研究證實(shí)了土壤腐殖質(zhì)能夠通過三種主要作用機(jī)制促進(jìn)稻田土壤砷的還原釋放：（1）腐殖質(zhì)作為電子穿梭機(jī)促進(jìn)砷的非生物還原；（2）腐殖質(zhì)提供活性有機(jī)質(zhì)提高活性土著微生物的相對豐度，包括Azoarcus、Anaeromyxobacter和Pseudomonas等；（3）腐殖質(zhì)激活了異化砷還原基因arrA和異化砷還原微生物Geobacter spp.的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。其中，FA組分對淹水稻田土壤中砷還原釋放的促進(jìn)作用最為明顯。對深入理解土壤碳砷鐵耦合的生物地球化學(xué)循環(huán)及對砷污染稻田農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)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

（省生態(tài)環(huán)境技術(shù)所 喬江濤/供稿）