| 邢倩雯,路露露,涂晨,刘颖,骆润来,李忠元,骆永明.硫酸盐还原菌介导土壤中二苯砷酸的吸附-解吸特征[J].农业环境科学学报,2025,44(6):1497-1505. |
| 硫酸盐还原菌介导土壤中二苯砷酸的吸附-解吸特征 |
| Characterization of adsorption-desorption of diphenylarsenic acid in soil mediated by sulfate-reducing bacteria |
| 投稿时间：2024-06-06 |
| DOI：10.11654/jaes.2024-0478 |
| 中文关键词: 二苯砷酸 硫酸盐还原菌 吸附-解吸 铁还原 硫酸盐还原 |
| 英文关键词: Diphenylarsinic acid（DPAA） sulfate reducing bacteria adsorption and desorption iron reduction sulfate reduction |
| 基金项目:国家自然科学基金项目（41571310，41991335）；中国建筑生态环境工程研究中心（土壤修复技术与装备），中国建筑第八工程局有限公司项目（CSCEC-PT-009） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 邢倩雯 | 土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135
湖南师范大学地理科学学院, 长沙 410081 | | | 路露露 | 土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135
北京化工大学化学工程学院, 北京 100029 | | | 涂晨 | 土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135 | ctu@issas.ac.cn | | 刘颖 | 土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135 | | | 骆润来 | 中国建筑生态环境工程研究中心(土壤修复技术与装备), 中国建筑第八工程局有限公司, 上海 200444 | | | 李忠元 | 中国建筑生态环境工程研究中心(土壤修复技术与装备), 中国建筑第八工程局有限公司, 上海 200444 | | | 骆永明 | 土壤与农业可持续发展全国重点实验室(中国科学院南京土壤研究所), 南京 211135 | |
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| 中文摘要: |
| 为探究硫酸盐还原菌（Clostridium sp.SRB-2）介导下二苯砷酸（Diphenylarsinic acid，DPAA）在铁矿物和黑土表面的吸附-解吸动力学特征，阐明Clostridium sp.SRB-2介导下铁矿物和土壤中的DPAA与硫、铁循环的耦合机制，本研究以DPAA为目标污染物，日遗化学武器区主要土壤类型黑土为供试土壤，以黑土中主要铁矿物类型水铁矿为供试铁矿物，Clostridium sp.SRB-2为供试菌株，利用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）等现代色谱学分析技术进行深入研究。结果表明：在吸附试验中，接种菌株8 h后，接菌组的水铁矿对DPAA的吸附量比不接菌的对照组显著降低；而接菌组的黑土对DPAA的吸附量随培养时间的增加不断增加，但在24 h内对DPAA的吸附量显著或极显著低于对照组。在解吸试验中，接种SRB-2对水铁矿和黑土中DPAA的释放均具促进作用。与对照相比，接种SRB-2后，随着培养时间的增加，水铁矿和黑土处理中培养基内的pH均缓慢升高到7.0左右，硫酸根浓度迅速降低到1 571 mg·L-1和1 425 mg·L-1，氧化还原电位迅速降低到-263 mV和-352 mV，盐酸提取态二价铁占盐酸提取态总铁>80%和>90%。二苯基硫代砷酸（Diphenylthioarsinic acid，DPTAA）是DPAA的主要转化产物。研究表明，接种Clostridium sp.SRB-2可通过促进硫酸盐还原生成具有较高还原活性的硫化物，使土壤体系中的铁氧化物发生还原性溶解，进而导致土壤固相表面吸附的DPAA释放至溶液环境中，从而促进SRB-2介导下DPAA的转化。 |
| 英文摘要: |
| This study explores the adsorption-desorption kinetics of diphenylarsinic acid（DPAA）in ferrihydrite and black soil mediated by sulfate-reducing bacteria（Clostridium sp. SRB-2）, and clarifies the coupling mechanism of DPAA with sulfur and iron cycles in ferrihydrite and soil mediated by SRB-2. In this study, DPAA was selected as the target pollutant. Black soil, the predominant soil type inthe Japanese chemical weapon burial areas, was used as the test soil. Ferrihydrite, the principal iron mineral in the black soil, was chosen as the test iron mineral, and the sulfate-reducing bacterium（Clostridium sp. SRB-2）was used as the test strain. Using HPLC-MS/MS, we found that in the adsorption experiments, the ferrihydrite with SRB-2 inoculation significantly decreased the DPAA adsorption compared to the non-inoculated control group after 8 hours since the experiment started, while in the black soil system, the adsorption capacity of DPAA increased along with the culture time. In addition, the adsorption capacity of DPAA in the SRB-2 inoculation group was significantly lower than that of the control within 24 h. In the desorption experiments, inoculation with SRB-2 promoted the release of DPAA from ferrihydrite and black soil. The strain SRB-2 increased pH to around 7.0, decreased the concentrations of sulfate ions to 1 571 mg·L-1 and 1 425 mg·L-1, and reduced the redox potential to -263 mV and -352 mV. These changes enhanced the reduction of iron oxides （to >80% and >90% of the total iron）, thereby leading to the release of DPAA. The main transformation product was diphenylthioarsinic acid（DPTAA）. The study indicated that inoculation of Clostridium sp. SRB-2 could promote sulfate reduction to generate highly reductive sulfides. These sulfides, in turn, caused the reductive dissolution of iron oxides in the soil system, leading to the release of DPAA adsorbed on the soil solid phase surface into the solution environment, thus facilitating the transformation of DPAA mediated by SRB-2. |
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