华南师范大学环境研究院

科学研究

我院李晓敏教授等人在ES&T发表封面论文:腐殖质促进淹水稻田土壤砷还原释放

2019-05-08 13:35:00 来源:华南师范大学环境研究院 点击:

近日,华南师范大学环境研究院李晓敏教授,与广东省生态环境技术研究所李芳柏研究员课题组合作,在国际环境科学领域顶级期刊《Environmental Science & Technology》上发表封面论文“Humic substances facilitate arsenic reduction and release in flooded paddy soil”。


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该研究发现土壤腐殖质的不同组分,即:富里酸(Fulvic acid, FA)、腐殖酸 (Humic acid, HA)、胡敏素 (Humin, HM),能够有效促进淹水稻田土壤中砷的还原和释放过程,证实了在此过程中存在的三种主要作用机制:(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土著微生物的相对丰度,包括AzoarcusAnaeromyxobacterPseudomonas等;(3) 腐殖质激活异化砷还原基因arrA和异化砷还原微生物Geobacter的转录(如图)。其中,富里酸对淹水土壤中砷还原释放的促进作用最为明显。


腐殖质是土壤环境中有机质的重要组成部分,该研究详细阐明了土壤腐殖质对淹水土壤砷还原释放的微生物-化学耦合机制,明确了腐殖质的存在不仅影响土壤微生物的活性和群落结构,还影响砷铁等重要元素的生物地球化学循环,对受砷污染稻田农业生产具有重要的指导意义。比如:(1) 对于腐殖质含量高的稻田土壤,尤其是富里酸含量高的土壤来说,可以预期淹水期时砷的还原释放会得到进一步的促进。(2) 在农业生产过程中,富里酸和腐殖酸常常作为有机物料施用于土壤中,因此在水稻种植期间,腐殖质的施用必须要慎重考量。(3) 腐殖质是一种环境友好的有机物料,可以开发基于腐殖质的砷污染修复材料与技术,在农闲季节应用于砷污染农田土壤的修复中,达到有效移除环境中砷元素的目的。


该论文的通讯作者为李芳柏研究员,乔江涛博士与李晓敏教授为共同第一作者,具体请参考:

Jiangtao Qiao, Xiaomin Li, Fangbai Li*, Tongxu Liu, Lily Y. Young, Weilin Huang, Ke Sun, Hui Tong, Min Hu. 2019. Humic substances facilitate arsenic reduction and release in flooded paddy soil. Environmental Science & Technology 53(9), 5034–5042.

全文链接:

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.est.8b06333

本期链接:

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/toc/esthag/current


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Jiang-tao Qiao, Xiao-min Li, Min Hu, Fang-bai Li*, Lily Y. Young, Wei-min Sun, Weilin Huang, Jiang-hu Cui. 2018. Transcriptional activity of arsenic-reducing bacteria and genes regulated by lactate and biochar during arsenic transformation in flooded paddy soil. Environmental Science & Technology 52(1), 61−70.

全文链接:

http://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.est.7b03771