论文评述

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第一作者 ZHENG RuiLun,和通讯作者SUN GuoXin等人共同撰写了题为“Effects of microbial processes on the fate of arsenic in paddy soil”（微生物活动对稻田土壤中砷的影响）的研究论文，2013年发表在杂志“Chinese Science Bulletin”第58卷第2期第186-193页。

在这篇文章中，作者介绍了在水稻-土壤系统中微生物活动对砷含量、化学形态以及各个化学形态所占的比例的影响。在水稻-土壤系统中的存在化学价态有As3+、As5+两种，有无机和有机之分，同时还存在一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）、三甲基砷（TMA）三种甲基砷。其中As3+比As5+毒性要强，As5+因其可以被大多数金属矿物质吸附而在土壤中比较稳定，无机砷比有机砷毒性要强，三甲基砷可以直接挥发和被水稻利用。

在系统中砷的转化主要包括：氧化、还原、甲基化和挥发，这些转化都与微生物的活动有密切关系。尽管As是有毒的，但是很多的生物还是对它具有抗性，甚至有些可以将As利用到自身的生理需求中。在微生物参与的氧化还原反应中As3+是电子供体，As5+是电子受体；同时有微生物对As的生化解毒，包括了As5+的减少和As3+从细胞中排出。除了氧化和还原外，微生物在自身活动过程中还可以甲基化As，As的甲基化作用影响As在稻田土壤的毒性和终产物。原核和真核微生物中广泛ArsM同系物可以促进As的甲基化过程，在这一过程中产生很多甲基化中间体和最后三甲基砷化合物。在土壤或污泥中能将As甲基化的微生物有细菌、厌氧细菌和嗜盐生物。很多厌氧原核微生物利用其体内的甲基钴胺素可以将As进行甲基化。蓝藻不仅能将As甲基化还可以把As挥发出去。

在系统中土壤中的化学性质对As的总量、各个化学态的含量和比例也有重要影响。文章提到的化学性质有：矿物质含量、有机质含量、Eh、pH、溶解氧。土壤的这些化学性质不仅影响了As在土壤中的物理化学变化，还通过影响微生物的活动来影响As在系统中的生物化学变化。同时，无论生物因素还是非生物因素，各个因素都不是单独起作用的；各个因素不仅是共同影响As，同时也相互对对方有影响。

作者在指出了控制土壤中、水稻中As总量以及各个化学态含量的心思路。即：在分分子水平上，寻找和改造相关基因，以次促进水稻-土壤系统中的甲基化进程和挥发过程，以期降低水稻-土壤系统和大米中的As含量以及各个化学态的含量和比例，从而降低环境风险值和保证食品安全。