《掺杂碳点影响采矿土壤中重金属形态:异化铁还原工艺和微生物群落的变化》

  • 来源专题:绿色冶金
  • 编译者: 欧冬智
  • 发布时间:2024-03-25
  • 碳点(CDs)由于其广泛使用而不可避免地在土壤中积累,影响土壤酶活性和微生物群落结构。土壤微生物介导的异化铁还原过程会影响土壤元素循环和重金属的运转转化。然而,很少有研究描述在土壤系统中施用CDs后重金属的异化铁还原和物种形成转化的变化。本文通过将两种掺杂碳点(氮掺杂和氮磷掺杂)培养到矿土中,研究了重金属形态变化与CD强加之间的联系。结果表明,施用氮磷掺杂碳点(N,P-CDs)有利于提高土壤酸度。此外,CDs的施用使Pb和Zn固定化,但也增加了Cu在土壤中的迁移率。此外,CDs的添加增加了Fe(IIs)和总Fe含量,表明它促进了异化铁的还原。脱氢酶的活性由CDs激活,而过氧化氢酶的激活不显著。CDs的应用改变了土壤微生物群落的结构和多样性,其结构和多样性取决于CDs的类型和孵化时间。结合冗余分析(RDA)结果,微生物群落与pH值、残留Zn浓度、Fe(II)和总Fe密切相关。本研究的结果有助于理解CDs在地球化学元素循环和重金属污染土壤修复中的作用。
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    • 编译者:季雪婧
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    • 稻田土壤中类金属砷(As)的生物利用度受砷和其他因素,诸如铁(Fe)和硫(S)微生物循环的控制,而微生物循环受稻田土壤中水份管理的影响很大。在本研究中,我们在受地质因素砷污染的土壤上种植水稻,评估水份管理如何影响砷的生物利用度。我们确定了土壤孔隙水中砷的物种形成和与其相关的微生物群落的多样性。与好氧处理相比,持续水淹增加了铁和砷的释放,增加了水稻籽粒中亚砷酸盐(As(III))和甲基化砷的浓度。在好氧处理下,水稻籽粒中无机砷和有机砷的总量比持续水淹处理下低84%和81%。在淹水的根际土壤中,Fe(III)还原细菌((FeRB)总量增加。Fe(III)还原细菌((FeRB)在土壤中的丰度与铁和硫的溶解相关。在量化的砷转化基因中,负责As(III)氧化的aioA基因和负责As(III)甲基化的arsM基因最为丰富。arsM的拷贝数与dsrB (异化亚硫酸还原酶β亚基)的水平呈正相关,这表明异化硫酸盐还原细菌(SRB)可能对土壤中二甲基砷酸盐(DMAs(V))的产生具有重要作用。我们的研究结果表明,根际Fe(III)还原细菌(FeRB) 和异化硫酸盐还原细菌(SRB)的减少可以降低砷的生物利用度,以及减少有氧条件下甲基化砷的产生。