曾宪春*，徐一帆等，BGEG国家重点实验室/环境学院， Water Research (2022) , Comparisons of four As(V)-respiring bacteria from contaminated aquifers: activities to respire soluble As(V) and to reductively mobilize solid As(V)

近日，环境科学领域Nature Index期刊Water Research (IF:13.4, 一区) 刊发了我校环境学院曾宪春教授为第一作者和通讯作者的学术成果——Comparisons of four As(V)-respiring bacteria from contaminated aquifers: activities to respire soluble As(V) and to reductively mobilize solid As(V)（砷污染含水层中四种呼吸性砷还原细菌的生理特性以及可溶性砷还原与固相砷还原性溶解的活性比较研究）。

研究表明，呼吸性砷还原微生物(dissimilatory arsenate-respiring prokaryotes, DARPs)在驱动高砷地下水的形成过程中起着关键作用; 然而，由于分离可培养的DARPs非常困难，导致人们对其生理和功能特性知之甚少，并使人们对砷污染地下水中砷浓度的动态波动机制缺乏认识。

本研究采用微生物厌氧富集培养技术从砷污染含水层中分离得到四株新的呼吸性砷还原细菌，分别命名为Bacillus sp. Z01, Bacillus sp. Z02, Achromobacter sp. Z03 和 Intrasporangium sp. Z04。研究发现，As(V)对菌株Z03和Z04的生长具有明显的抑制作用，而对菌株Z01和Z02的生长具有促进作用。这四株菌具有显著的As(V)、NO₃^-和Fe(III)呼吸性还原活性，但它们的活性和对电子供体的偏好存在极大差异。NO₃^-最终被菌株Z01和Z02还原为NO₂^-，而被Z03和Z04还原为N₂O和N₂。菌株Z01的最适pH为5，Z02、Z03和Z04的最适pH为4; 它们的最适温度均在30-37℃之间。虽然这四株呼吸性砷还原细菌具有较高的可溶性As(V)还原活性，但它们催化固相砷的还原性溶解与释放的活性极低，仅占各自相应的可溶性As(V)呼吸性还原活性的0.006-0.484%。而且，观察到细菌的可溶性As(V)的呼吸性还原活性大小顺序(Z04 > Z02 > Z01 > Z03)与其催化固相As(V)还原性溶解的活性大小顺序(Z01 > Z02 > Z03 > Z04) 之间存在极大的不一致性。有趣的是，菌株Z04具有较高的可溶性As(V)还原活性，但几乎没有催化固相As和Fe的还原性溶解与释放能力。这些发现表明，微生物所具有的可溶性As(V)呼吸性还原活性是催化固相As(V)还原性溶解与释放所必需的，但不足以催化固相As(V)的还原性溶解与释放。本文研究结果不仅在呼吸性砷还原微生物的生理和功能特性等方面提供了新的知识，而且有助于人们深刻理解呼吸性砷还原微生物介导的高砷地下水形成的过程和机制以及高砷地下水中砷浓度的动态变化机制。

图1 Graphical abstract

该项研究成果受国家自然科学基金委创新研究群体项目（41521001）和国家自然科学基金面上项目（41472219）联合资助。

论文信息：

Title：Comparisons of four As(V)-respiring bacteria from contaminated aquifers: activities to respire soluble As(V) and to reductively mobilize solid As(V)

Authors：Xian-Chun Zeng^*(曾宪春), Yifan Xu (徐一帆), Ziwei Liu (刘紫薇), Xiaoming Chen (陈晓明), Yan Wu (吴艳)

Source：Water Research

DOI：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119097

Available online：10 September 2022