新研究揭示雌黃、雄黃生物氧化溶解過程

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近日，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員孫蔚旻團隊在中性水生環境中微生物介導的雌黃和雄黃的氧化溶解過程方面取得新進展。相關成果發表于《水研究》。

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雌黃、雄黃生物氧化溶解過程。受訪者供圖

砷（As）是一種有毒類金屬。含砷硫化物礦物的溶解使得溶解態的As和S通過水流迅速擴散到更廣泛的地區并污染周圍環境，進而威脅人類健康。雄黃（As4S4）和雌黃（As2S3）都是常見的含砷硫化物礦物。過去關于微生物介導的含砷硫化物礦物氧化溶解的研究往往集中在酸性條件下，然而，在中性條件下，微生物活動對雌黃和雄黃氧化溶解的貢獻仍然未知。

基于以上研究背景，研究人員對中性水生條件下微生物介導的雌黃和雄黃的氧化溶解過程進行了探究，利用DNA-SIP和宏基因組分箱確定了硫桿菌屬和根瘤菌屬為參與該氧化溶解過程的關鍵微生物。

該研究利用從尾礦中分離的砷、硫氧化根瘤菌Rhizobium sp. AsSb1作為模型菌株探究雌黃、雄黃生物氧化溶解機理，選取了石門雄黃礦區的尾礦池底泥作為接種物構建穩定同位素示蹤微宇宙培養體系，鑒定驅動雌黃、雄黃溶解的關鍵功能菌。

研究發現，雌黃、雄黃初步從礦物表面溶解釋放As(III)和S2-主要為非生物過程，而微生物可能通過加速溶解態As(III)和S2?的氧化驅動溶解過程正向發生，進而促進雌黃和雄黃的礦物溶解。DNA-SIP結果表明，硫桿菌屬和根瘤菌屬為介導雌黃和雄黃溶解的潛在功能微生物。宏基因組結果表明，硫桿菌屬和根瘤菌屬均編碼有砷氧化基因aioAB以及一系列驅動硫氧化過程的SOX家族基因，進一步證實其促進雌黃、雄黃氧化溶解的潛能。