硫酸盐还原菌介导的砷/锑-硫耦合氧化还原转化研究
批准号:
41877378
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
景传勇
依托单位:
学科分类:
环境地球化学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王莉瑛、叶丽、刘文婧、蒋宇轩、李浩
中文摘要
硫酸盐还原菌介导的砷/锑-硫耦合氧化还原转化是砷/锑生物地球化学研究中的前沿基础科学问题。硫代砷/锑酸盐的环境生成与转化是砷/锑生物地球化学循环中关键但易被忽视的环节,主要难点在于缺乏对不稳定的硫代砷/锑酸盐的定性定量检测方法体系。本项目将围绕硫代砷/锑酸盐的生成转化为中心,以溶解态、吸附态、砷/锑矿三种赋存形态的砷/锑为研究对象,发展以同步辐射为主的多种原位谱学技术,研究固液微界面上砷/锑-硫耦合的氧化还原动态反应过程;阐明砷/锑-硫耦合氧化还原反应机制及主控因子;探索厌氧-好氧交替过程中,砷氧化菌和砷还原菌对硫代砷/锑酸盐的迁移转化影响;结合实际环境样品分析结果,建立硫代砷/锑酸盐参与的砷/锑-硫耦合生物地球化学循环网络。有望在砷/锑-硫耦合氧化还原反应机制及硫代砷/锑酸盐在微生物作用下的迁移转化过程等前沿基础研究方面取得突破,为全面深入探索砷、锑的的生物地球化学循环提供理论基础。
英文摘要
The coupled redox transformation of arsenic/antimony-sulfur mediated by sulfate reducing bacterial (SRB) is fundamental in the biogeochemical cycling of arsenic/antimony. The environmental formation and transformation of thioarsenic/thioantimony are central but usually neglected because of the difficulty in identifying and quantifying the unstable thiolated arsenic and antimony species. This research will study the speciation of arsenic and antimony in dissolved and adsorbed phase, as well as arsenic/antimony sulfides. The research will develop multiple in-situ spectroscopic techniques including synchrotron-based methods to explore the redox reaction processes, along with chromatogramphy and mass spectrometry. The project will elucidate the key steps and controlling parameters during the arsenic/antimony-sulfur coupled redox transformation. The effects of arsenic-reducing and -oxidizing bacteria on thioarsenic/thioantimony will be investigated. Integrating the transformation process of arsenic and antimony in the natural environment, the study will establish arsenic/antimony-sulfur coupled biogeochemical cycles. The results should provide the theoretical basis for further understanding of arsenic/antimony biogeochemical cycling.
砷-锑-硫耦合的氧化还原转化是砷/锑生物地球化学研究中的前沿基础科学问题。其中硫代砷/锑酸盐的生成与转化机制一直是此领域的研究难点与盲点。本项目针对硫代锑酸盐的生成与转化机制等若干关键科学问题,综合高效液相色谱与高分辨质谱技术,建立了锑的新形态定性定量分析方法,在分子水平深入系统地阐明了硫代锑酸盐的生成是厌氧锑释放的主因之一,发现了硫代砷酸盐先于硫代锑酸盐生成,揭示了零价硫厌氧氧化硫代亚锑酸盐等关键过程与机制。建立了甲基硫代锑酸盐的合成与光谱表征方法,发现了甲基硫代锑酸盐这一新物种,并提出了此物质在微生物与人体内的代谢路径。基于现代分子生物学与多组学方法,明确了异化锑还原的特征基因,揭示了胞外自由基氧化亚锑酸盐的新机制。利用原位谱学与理论计算等手段,研究了砷、锑在不同晶面铁矿物表面的结合位点、配位结构与吸附构型。项目方法理论与研究成果有助于砷-锑-硫耦合的生物地球化学循环的深入理解,对其它变价痕量元素的地球化学研究具有借鉴意义。
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Arsenic adsorption on hematite facets: spectroscopy and DFT study
赤铁矿晶面上的砷吸附:光谱学和 DFT 研究
DOI:
10.1039/d0en00812e
发表时间:
2020
期刊:
Environmental Science: Nano
影响因子:
--
作者:
[Li Yan, Tingshan Chan, Chuanyong Jing]
通讯作者:
Chuanyong Jing
Environmental geochemistry of thioantimony: formation, structure and transformation as compared with thioarsenic
硫锑的环境地球化学:与硫砷相比的形成、结构和转化
DOI:
10.1039/d1em00261a
发表时间:
2021
期刊:
Environmental Science: Processes & Impacts
影响因子:
--
作者:
[Li Ye, Chuanyong Jing]
通讯作者:
Chuanyong Jing
Arsenic biotransformation in industrial wastewater treatment residue: Effect of co-existing Shewanella sp. ANA-3 and MR-1
工业废水处理残渣中砷的生物转化:共存希瓦氏菌的影响。
DOI:
10.1016/j.jes.2021.08.037
发表时间:
2022
期刊:
Journal of Environmental Sciences
影响因子:
6.9
作者:
[Li Hao, Zhang Lixin, Ye Li, Jing Chuanyong]
通讯作者:
Jing Chuanyong
Sulfate-Reducing Bacteria Mobilize Adsorbed Antimonate by Thioantimonate Formation
硫酸盐还原菌通过形成硫代锑酸盐来动员吸附的锑酸盐
DOI:
10.1021/acs.estlett.9b00353
发表时间:
2019-07-01
期刊:
ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY LETTERS
影响因子:
10.9
作者:
[Ye, Li, Chen, Haoze, Jing, Chuanyong]
通讯作者:
Jing, Chuanyong
Metagenomic insights into microbial arsenic metabolism in shallow groundwater of Datong basin, China
中国大同盆地浅层地下水微生物砷代谢的宏基因组学研究
DOI:
10.1016/j.chemosphere.2019.125603
发表时间:
2020
期刊:
Chemosphere
影响因子:
8.8
作者:
[Liying Wang, Zhipeng Yin, Chuanyong Jing]
通讯作者:
Chuanyong Jing
共 35 条
吸附态砷的氧化还原转化与释放机理
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批准号:41373123
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2013
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负责人:景传勇
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依托单位:
典型持久性有机污染物微界面吸附行为研究
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批准号:41023005
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:200.0万元
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批准年份:2010
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负责人:景传勇
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依托单位:
砷氟复合污染的共去除及其相关机理研究
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批准号:20977098
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2009
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负责人:景传勇
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依托单位:
腐殖酸对砷吸附的影响机理研究
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批准号:20847002
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2008
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负责人:景传勇
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依托单位:
国内基金
海外基金