物理科技生物学-PHYICA

以甲烷罗曼史下载为食的微生物将砷释放到地下水中

地球 2022-04-22 00:03:01

图宾根大学埃伯哈德·卡尔斯 2018年,在越南的万富,为了调查地下水中甲烷和砷的来源,进行了实验室实验

信用:安德烈亚斯·卡普勒 砷是一种毒素,现在广泛存在于孟加拉国和越南等国家的河流和地下水中

它是由微生物的活动释放出来的

然而,很长一段时间以来,不清楚微生物吃什么来释放砷

由图宾根大学的安德烈亚斯·卡普勒教授领导的一个地球微生物学小组表明,微生物利用深层的有机化合物作为食物分解含砷物质,推翻了它们活动的燃料来自表面的植物或藻类的理论

现在,研究小组还表明,甲烷气体和沉积物中的有机物质一样,是细菌的重要食物来源,也是它们释放砷的关键因素

这种新的砷迁移机制可以解释许多含水层中砷浓度升高的原因,并有助于更精确地预测未来的饮用水污染

这项研究已经发表在《自然通讯地球与环境》杂志上

最初来自喜马拉雅山的含砷铁矿物如今可以在东南亚许多河流三角洲的地下沉积物中找到

这些含水层沉积物中含有多种微生物,被认为是铁矿物溶解和砷释放的原因

“在我们之前的研究之后,我们假设它们的新陈代谢和生长依赖于沉积物中的有机物质,”目前这项研究的主要作者,博士研究员玛蒂娜·格洛道斯卡说

高浓度天然气 图宾根的科学家们与国际同行一起,调查了越南河内东南方15公里的万富村一个被砷污染的地下水系统

安德烈亚斯·卡普勒说:“在那里,我们观察到大量的温室气体甲烷——在某些情况下浓度如此之高,以至于甲烷甚至从带到地表的水中冒出来。”

甲烷是家庭和工业中用作能源的天然气的主要成分

“这给了我们一个想法,即它也可以被砷动员微生物用作能源,”格洛道斯卡说

沉积物孵化实验

供给沉积物的甲烷触发了微生物铁(ⅲ)矿物的还原和溶解,移动了砷——沉积物的颜色从橙色(右)变成了深棕色(左)

信用:安德烈亚斯·卡普勒 在图宾根实验室进行的实验——在实验中将甲烷添加到越南的沉积物样本中——使研究人员能够证明这一理论

“在这样做的过程中,我们发现了一种导致砷动员的新机制,”卡普勒说

“地下其他微生物产生的甲烷似乎会通过吞噬甲烷和溶解矿物质的细菌来驱动砷的移动,”他补充道

对全世界其他含水层的比较分析显示,其中许多含水层含有大量甲烷和大量细菌,这些细菌会产生或利用甲烷

“因此,甲烷氧化微生物对砷的动员可能是世界上许多地方地下水被砷污染的一个重要机制,”卡普勒说

“我们现在需要了解这些细菌在含砷铁矿物的地下水系统中有多丰富,”卡普勒教授说

玛蒂娜·格洛多斯卡补充道:“这是一个关键的步骤,我们已经确定甲烷是食物来源,也是微生物介导砷释放到地下水的过程

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