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来源:中国科学院海洋研究所 发布时间:2024年7月24日
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近日,中国科学院海洋研究所研究团队在揭示季节性氧化还原变化下长江口沉积物-水界面砷(As)迁移转化的微生物地球化学介导新机制上获得新进展,该研究对探明海洋重金属As的生态毒理效应评估具有重要的科学意义。相关成果发表在Science of the Total Environment期刊上。 砷是一种有毒元素,其在沉积物-水界面(SWI)的迁移对于生态系统健康至关重要,是评估海洋溶解态As的累积是否达到潜在毒性水平的重要过程之一。目前关于季节性氧化还原变化对海洋沉积物-水界面As迁移转化的微生物和地球化学过程影响效应知之甚少。 该研究聚焦不同季节、不同底栖氧化还原条件下长江口SWI上As的迁移过程,获得了一些新发现。研究表明,As的释放与铁-硫氧化还原和微生物过程密切相关。在含氧层,As主要以As(V)形式存在,并与铁氧化物结合,导致溶解态As浓度较低。在As(V)还原层,微生物通过呼吸还原和细胞质还原两种途径将As(V)还原为As(III),As(III)随后重新吸附到新形成的晶体铁氧化物上,限制了As的释放。在Fe(III)还原层,增强的Fe(Ⅲ)还原促进了As的释放,沉积物中的As(V)主要通过Geobacter菌还原Fe(III)氧化物释放而到间隙水中的,随后携带arrA基因的微生物将释放的As(Ⅴ)还原为As(III)。在硫酸盐还原层,低As-高Fe-高SO42-导致As通过吸附到黄铁矿上而被去除。 研究还发现季节性的氧化还原条件、温度和有机物活性是导致长江口As迁移季节性和空间变化的主要因素。夏季微生物还原在控制As迁移中起主导作用,而秋冬季铁氧化还原反应成为主要控制因素。这种主导途径的转变归因于夏季温度升高和有机物活性增加。 该研究首次提出了沉积物-水界面Fe(Ⅲ)还原层中As的释放还原机制,揭示了不同季节长江口沉积物-水界面As迁移转化微生物地球化学主控过程的变化状况,为深入研究长江口沉积物-水界面As的季节性迁移提供了新的见解,为海洋环境保护和生态系统管理提供了重要科学依据。
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