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《微生物对砷的地球化学行为_暨地下水砷污染机制的新研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第1期地球科学进展Vol.21No.12006年1月ADVANCESINEARTHSCIENCEJan.,2006文章编号:100128166(2006)0120077206微生物对砷的地球化学行为的影响3———暨地下水砷污染机制的最新研究进展洪斌(中国医学科学院医药生物技术研究所,北京100050)摘要:砷在自然界中广泛存在,近年来砷污染对人类健康造成的危害越来越引人关注。微生物在自然界中长期与砷共存,进化出不同的生物转化机制,在自然水体中微生物主要参与砷的不同氧化价态之间的转化过程,即As(V)和As(III)之间的氧化还原作用。砷酸盐异化还原菌(Dissimilatory
2、Arsenate2RespiringProkaryote,DARP)可以将As(V)还原为As(III),化能自养亚砷酸盐氧化菌(ChemoautotrophicArseniteOxidizer,CAO)和异养亚砷酸盐氧化菌(HeterotrophicArseniteOxidizer,HAO)可以将As(III)氧化为As(V)。这些砷代谢微生物在分类和代谢能力上都具有很大的多样性,它们广泛参与了砷的生物地球化学循环的关键步骤,对特定环境条件下砷的地球化学行为产生重要影响,进而参与了砷的全球循环。在盐碱湖莫诺(Mono)湖中砷的不同价态分层存在,CAO与DARP的紧密偶联共同参与了莫诺
3、湖中的砷的地球化学循环。在孟加拉三角洲的地下含水层中,微生物参与了将砷从固相迁移到水相的关键步骤,最终导致了地下水中的砷污染。关键词:砷;地球化学循环;微生物中图分类号:P593文献标识码:A[3]公元1250年AlbertusMagnus发现的砷元素在未采用这一标准。目前仅在亚洲至少仍有5000[4]元素周期表中位于第33位,是一种类金属,广泛存万人饮用着超过50μg/L的砷含量的地下水,因此[1]在于岩石圈、水圈和生物圈,其含量在地壳中为迫切需要长期的、价格低廉的、可持续的砷污染治理[2]第20位,海水中为第14位,在人体中为第12位。方案,而对高砷地下水的形成机制的了解是地下水砷
4、砷是一种有毒元素,其毒性(如砒霜)早在2000多污染治理的前提。近年来的研究显示,自然界中砷代年前就被人们所认识和利用。它还是一种致癌物谢微生物广泛参与了砷的生物地球化学循环,不但影质,长期饮用高砷水会导致慢性砷中毒和癌症等疾响着现在环境中砷的地球化学行为,而且可能对早期[3]病。研究表明,与人类活动造成局部地区的砷污地球的环境形成作出过贡献。越来越多的证据表明,染不同,自然界中的砷在全球范围的地下水中广泛细菌对砷的氧化还原作用在地下水的砷迁移过程中[5]存在,对人类健康造成的危害更引人关注。近年来,起着关键作用。因此阐明微生物在砷的生物地球过度开采地下水在印度和孟加拉地区已经造成了严
5、化学循环中的作用将使人们能够深入了解自然界中重的砷中毒事件,至今威胁着大约3600万人口的生砷的转化、迁移、固定等过程,从而进一步阐明地下水[4]命与健康。饮用水的砷污染事件还先后在阿根廷、中砷污染的形成机制。印度、美国、中国台湾及其他地区出现,成为一个全球1微生物在砷的生物地球化学循环中[2]性问题。世界卫生组织建议将饮用水中砷的最高的作用限度由原来的50μg/L降为10μg/L,日本、美国和欧盟已率先采用了这一标准,然而大多数发展中国家尚砷在自然界可以4种氧化价态存在:As(2III),3收稿日期:2005203217;修回日期:2005207218.作者简介:洪斌(19692),
6、女,江苏南京人,研究员,主要从事微生物分子生物学研究.E2mail:binhong69@hotmail.com78地球科学进展第21卷As(0),As(III)和As(V),其中元素砷很少存在。利用其他电子受体来生长,如Desulfotomaculumau2在自然水体中无机砷主要以As(III)和As(V)的形ripigmentum和DesulfomicrobiumstrainBen2RB也能式存在,存在形式主要取决于水体的氧还电位和利用硫酸盐的还原获得能量来生存。Sulfurospiril2[6]pH。在氧化条件下,如在水体的表层,主要是以lumbarnesii最“多才多艺”,除了砷
7、酸盐外它还可以As(V)的形式存在,在还原条件下As(III)是热力学还原硒酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、延胡索酸盐、Fe稳定的形式。另外,在天然水体中还有一些有机砷(III)、硫代硫酸盐、元素硫、二甲亚砜(DMSO)[13]化合物存在,如甲基胂酸(MonomethylarsonicAcid,等。这些微生物代谢能力的多样性是其重要的MMAA)、二甲基胂酸(DimethylarsinicAcid,DMAA)生态学特点,同时也反映了自然界(包括地下水)中
