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电缆细菌调控淡水沉积物中沉积磷的释放

 作者:Xiaoling Xu, Nanyan Weng, Hanxiao Zhang等

已有研究表明,e-SOx能调控微咸水和海洋沉积物中沉积磷(P)的释放。当e-SOx活跃时,会在近沉积物表层处形成一个富含铁(Fe)和锰(Mn)氧化物的层,阻止磷的释放。当e-SOx变得不活跃时,金属氧化物层被硫化物还原溶解且P随后释放到水柱中。电缆细菌已被证明也存在于淡水沉积物中。在这些沉积物中,硫化物的产生是有限的,金属氧化物层的溶解效率可能会降低,从而使P滞留在沉积物表面。这种有效溶解机制的缺乏意味着e-SOx可能对富营养淡水河流中可利用P的调控发挥重要作用。为验证这一假设,我们培育了富营养淡水河流沉积物来研究电缆细菌对沉积物中FeMnP循环的影响。pHO2H2S的高分辨深度剖面分析结合FISH分析和高通量基因测序分析显示,培养的沉积物中e-SOx的活性发展与电缆细菌的富集密切相关。电缆细菌的活性导致低氧区发生强烈酸化,促使FeMn矿物的溶解,从而使溶解的Fe2+Mn2+大量释放到孔隙水中。这些移动离子在沉积物表层的氧化导致能捕获溶解态磷的金属氧化物层的形成,正如表层沉积物富集了含磷金属氧化物及孔隙水和上覆水中低的磷酸盐所示。在e-SOx活性下降后,金属氧化物层没有溶解且P仍保留在表层。总的来说,我们的研究结果表明,电缆细菌在抑制淡水系统富营养化中可以发挥重要作用。

(来源:Water Research. 242, 120218 (2023). DOI: 10.1016/j.watres.2023.120218)