近日，省生态环境技术研究所李芳柏研究员团队有关土壤腐殖质在稻田砷转化方面的最新进展。相关研究成果《Humic substances facilitate arsenic reduction and release in flooded paddy soil》以封面论文形式刊登在国际环境领域权威期刊《Environmental Science & Technology》（IF=7.149）。
腐殖质是土壤有机质的主要组分，能够通过化学和微生物过程影响土壤中砷的形态转化与砷的释放。前期研究表明腐殖质主要通过3种方式与砷发生相互作用：（1）通过结构中的功能基团与砷发生吸附和络合；（2）作为电子电子穿梭体加速腐殖质还原菌与铁矿物间的电子传递速率；（3）作为碳源或与细菌形成多元复合物。然而，目前通过提取土壤腐殖质，研究其对稻田砷转化影响的相关研究仍未见报道，而且腐殖质参与稻田砷转化的具体机制也不明确。
本研究首先从泥炭土中提取腐殖质组分富里酸（FA）、腐殖酸（HA）和胡敏素（HM），以砷污染稻田土壤为接种物，添加不同腐殖质组分建立厌氧微宇宙实验体系，对腐殖质的电子穿梭体作用和电子供体潜力及腐殖质与功能基因转录和活性功能能微生物间的关系进行了探讨。通过对不同处理组中砷形态测定，腐殖质不同组分的电子穿梭体功能研究，土壤活性微生群落结构、活性砷还原微生物类群解析及功能基因和细菌的转录表达定量。本研究证实了土壤腐殖质能够通过三种主要作用机制促进稻田土壤砷的还原释放：（1）腐殖质作为电子穿梭机促进砷的非生物还原；（2）腐殖质提供活性有机质提高活性土著微生物的相对丰度，包括Azoarcus、Anaeromyxobacter和Pseudomonas等；（3）腐殖质激活了异化砷还原基因arrA和异化砷还原微生物Geobacter spp.的转录表达。其中，FA组分对淹水稻田土壤中砷还原释放的促进作用最为明显。对深入理解土壤碳砷铁耦合的生物地球化学循环及对砷污染稻田农业生产具有重要的指导意义。
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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