广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员刘同旭团队利用氮氧双同位素分馏方法揭示了厌氧铁循环驱动氮转化的微生物机制与化学机制。相关成果近日发表于《环境科学与技术》。
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论文入选期刊副封面文章。研究团队 供图
微生物介导的厌氧硝酸盐还原与亚铁氧化耦合过程（NRFO）的研究始于1996年。早期研究认为，该过程是纯生物作用；而在近年的研究中，有学者提出该过程还存在化学反应，即硝酸盐还原的中间产物亚硝酸盐在中性厌氧环境中与亚铁发生反应。
因此，NRFO过程中会同时发生微生物作用和化学作用，难以评估其相对贡献。深入解析土壤厌氧微生物-化学耦合过程，对于降低土壤重金属污染、提高土壤生产力、实现土壤资源可持续利用等均具有重要意义。
该研究发现，化学反硝化过程中（18ε:15ε）-NO2?比值为0.58±0.05，在微生物亚硝酸盐还原过程中为–0.41±0.11，表明氮氧同位素可用于区分化学和生物反应。耦合过程中得到的（18ε:15ε）-NO2?比值（0.70±0.05）与化学反硝化的比值接近，表明耦合过程以化学反硝化为主。同时，通过反应动力学模型分析，表明耦合过程中化学反硝化的相对贡献为99.3%，与氮氧同位素分馏得到的结论一致。
该研究为微生物-化学耦合体系的研究提供了新思路。
相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c02329
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