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研究揭示洛克沙胂在水稻土壤中的降解转化规律

来源: 时间:2021-07-16

  洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)是一种水溶性有机砷饲料添加剂,广泛应用于畜禽饲养业,用于治疗球虫病,促进生长并增加组织色素沉淀。但由于饲料中90%以上的洛克沙胂在动物粪便中以原型排出,这些动物粪便常被制成有机肥并施用于水稻土中,导致土壤中洛克沙胂残留。洛克沙胂在土壤中可转化为毒性更高的三价砷和五价砷,导致砷在水稻籽粒中的积累,会危害生态环境安全和带来食品安全风险。水稻土中洛克沙胂的降解转化过程是决定土壤中砷的植物有效性和稻米中砷富集量的关键,研究洛克沙胂的降解转化机制是评估和控制污染土壤环境风险的前提。

  省科学院测试分析研究所(中国广州分析测试中心)新技术实验室环境化学研究团队与省科学院生态环境与土壤研究所、广州大学合作,采用高效液相色谱电感耦合等离子体质谱联用、同步辐射X射线吸取光谱以及高通量测序等技术,研究发现洛克沙胂在淹水水稻土中7天内即降解完全,而在非淹水水稻土中180天后仍有70.2%的残留,这主要与淹水条件下土壤氧化还原电位的快速下降以及土壤中洛克沙胂降解菌(如梭状芽胞杆菌和芽孢杆菌)转变为优势菌群有关。洛克沙胂在非淹水土壤中主要通过土壤矿物氧化为三价砷和五价砷,而在淹水土壤中主要通过生物作用还原为3-氨基-4-羟基苯胂酸,再转化为三价砷、五价砷和甲基砷。

  本研究通过水稻土中饲料非法添加剂——洛克沙胂的形态转化和土壤微生物群落结构的变化,揭示了洛克沙胂在水稻土淹水和非淹水条件下的降解转化机理,为稻田土壤中洛克沙胂的环境化学行为提供了新的认识,对污染场地的管理和风险控制具有重要意义。


  淹水和非淹水土壤中洛克沙胂的降解动力学、降解产物和微生物群落分布特征

  相关研究成果发表在环境领域权威期刊《Environmental Research》,测试分析所(中广测)为第一及通讯编辑单位。该研究受到了vns7908威尼斯城官网“千名博士(后)计划”引进专项,国家自然科学基金面上项目以及广东省重点领域研发计划的资助。

  论文信息:Zhao, Y. P., Cui, J. L., Fang, L. P., An, Y. L., Gan, S. C., Guo, P. R., & Chen, J. H. (2021). Roxarsone transformation and its impacts on soil enzyme activity in paddy soils: A new insight into water flooding effects. Environmental Research, 111636.

  全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935121009300

  (省科学院测试分析研究所   赵艳萍、郭鹏然/供稿)

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