河口沉积物有机碳组成及耦合重金属分子形态转化的微生物作用机制

有机碳是沉积物的重要组成部分，对沉积物中重金属的迁移转化和生物有效性具有重要影响。微生物活动引起的沉积物有机碳组分转化强烈影响重金属的环境行为及生态效应。由于环境介质和环境条件的复杂性，沉积物中微生物-有机碳-重金属（金属矿物）微环境下的形态转化机理一直没有得到清晰认识。本项目拟以我国典型亚热带河口（福建九龙江河口、泉州湾河口）沉积物为代表原位采集Pb/As污染样品，结合室内模拟实验，利用同步辐射等现代微结构分析技术联合稳定碳同位素探针（13C-RNA-SIP）等现代生物学技术，明确重金属污染河口沉积物有机碳的组成；揭示沉积物重金属分子形态转化与有机碳组成的关系；弄清沉积物有机碳转化相关微生物种群及功能组成及对沉积物重金属分子形态转化的规律；阐明沉积物重金属价态、形态等分子形态转化的微生物作用机制，为丰富重金属地球生物学理论、重金属污染控制和修复以及沉积物有机碳循环提供理论依据。

有机碳是沉积物的重要组成部分，对沉积物中重金属的迁移转化和生物有效性具有重要影响。微生物活动引起的沉积物有机碳组分转化强烈影响重金属的环境行为及生态效应。由于环境介质和环境条件的复杂性，沉积物中微生物-有机碳-重金属（金属矿物）微环境下的形态转化机理一直没有得到清晰认识。三年来本项目集中在河口沉积物中有机碳组成和重金属分子形态变化规律及其相互关系及沉积物重金属-有机碳-微生物微环境中的复合作用机制。研究发现：.1）项目组通过参加国家基金委组织的科考航次，分析了近海沉积物中有机碳组成与主要微生物类群分析；发现近海沉积物可以检测出种类丰富的低分子有机碳，且沉积物含有大量的铁还原微生物。另外项目组还赴湖南省石门县采集含砷浓度高的沉积物和赴云南省采集含铬浓度高的沉积物。分析了其有机碳组成以及As存在的形态，发现砷主要跟有机碳结合在一起。.2）采用稳定同位素探针（DNA-SIP）、高通量测序、PCR-DGGE结合分子克隆、荧光定量PCR研究了外源有机碳对沉积物中典型微生物组成与As转化的规律，发现硫酸盐还原微生物在砷的形态转化中起着重要作用；.3）课题组采用同步辐射-红外-X-衍射等技术研究了As与沉积物典型矿物的作用机制，以及有机物作用下的作用过程。同时发现纳米矿物（铁矿物、二氧化硅等）显著促进沉积物微生物Geobacter等活性从而影响Fe/As的还原释放。. 本项目在完成计划内容的基础上，基本解决了外源有机碳对沉积物As/Cr还原的效用及其微生物作用机制；沉积物微环境中重金属形态与有机碳转化相关微生物种群分布、功能组成的关系等关键科学问题。在本项目的支持下，项目负责人以第一作者或通讯作者在国内外期刊发表9篇文章，其中SCI收录论文8篇，EI收录一篇。