锑和砷对固氮菌的毒性效应及其机制研究

• 作者: 孔天乐 孙晓旭 孙蔚旻
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 锑 砷 固氮潜能 毒性
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 589-595
• 页数: 7页
• 分类号: X171.5
• 字数: 6261字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2020.03.019

摘要

锑作为一种具有毒性和致癌性的类金属,其不合理的开发造成了严重的生态环境污染,尤其是土壤中高浓度锑和砷污染导致了环境中多种营养元素的缺乏.其中,氮素的缺乏严重阻碍了环境的恢复.然而,固氮微生物不仅能为氮素匮乏环境提供稳定的氮素来源,而且其固氮潜能可以作为监测土壤金属污染的敏感指标.为此,该文通过乙炔还原法(ARA)微宇宙培养试验手段,研究了不同价态锑和砷(三价及五价)在不同质量浓度(100、200、500、1000、2500、5000 mg·L?1)水平下对棕色固氮菌固氮潜能的影响,同时进一步探究了土壤固氮菌群落固氮潜能对土壤中主要锑和砷价态[Sb(V)和As(V)]的响应机制.结果表明,锑和砷浓度与棕色固氮菌和土壤固氮微生物的固氮潜能均呈显著负相关,验证了以固氮微生物固氮潜能作为生物指示物的可行性.此外,Sb(V)对土壤固氮微生物的毒性显著小于As(V).三价锑和砷污染对固氮菌固氮潜能的毒性高于五价[As(III)>Sb(III)>As(V)>Sb(V)],这可能是由于Sb(III)和As(III)对细胞的致裂性强于Sb(V)和As(V).相较于Sb(V)和As(V)对于棕色固氮菌固氮潜能的抑制作用,其对土壤固氮菌群落的固氮潜能的影响相对较弱.这一差异可能是由于土壤复杂的理化性质以及微生物群落和功能多样性而导致的.