——　第二部分　国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　我国红壤区总面积218万平方公里，占国土面积的21%，耕地占全国的30%。近30多年来，社会经济快速发展，导致大面积的土壤污染，农产品安全问题尤为突出。土壤污染治理面临重大国家需求。调控元素地球化学循环，降低重金属的移动性与有效性，促进有机污染物的脱毒转化，是实施大面积土壤污染治理的新思路。铁是地球表层丰度最高(约5%)的过渡金属元素，具有复杂多变的矿物形态以及较高的地球化学活性。铁循环是连结碳氮硫养分循环与污染物转化降解的枢纽，也是土壤化学与土壤微生物学共同关注的热点。

　　在国家杰出青年科学基金项目的资助下，广东省生态环境与土壤研究所的李芳柏研究员团队，以铁循环为核心，重点研究铁循环耦合污染物转化的环境效应，以及相关耦合过程的生物地球化学机制。

　　主要进展包括：1.铁还原耦合有机氯脱氯转化。发现氧化铁游离度与活化度是最为重要的铁循环指标；铁还原速率、五氯酚还原速率与上述两个指标密切相关；高通量测序技术阐明了珠三角水稻土铁还原与五氯酚脱氯过程中的微生物群落变化规律，发现梭菌、红螺菌、伯克氏菌、红环菌等占优势。2.亚铁氧化耦合砷氧化与镉固定。发现吸附态亚铁与草酸态铁是控制稻米砷/镉有效性的关键地球化学因子；根际土壤亚铁氧化菌、砷氧化基因丰度与稻米砷有效性呈显著的负相关；水稻根表铁膜中的优势砷氧化菌为食酸菌属与假单胞菌属。如图1所示。3.腐殖质电子穿梭机制。发现腐殖质加速铁还原菌胞外电子转移的能力受其电子穿梭容量控制，修正了国际上认为受其氧化还原电位控制的观点。发现腐殖质、生物碳等电活性物质能够激活水稻土中地杆菌、脱卤素杆菌与脱亚硫酸菌。4.微生物—矿物相互作用的胞外电子传递机制。从表面络合配位机制与矿物导带介导机制等方面阐明了铁还原菌—氧化铁相互作用的物理化学过程；以胞外电子传递过程为核心，建立了外膜细胞色素c为切入点的热力学模型以及细胞色素c与底物之间的电子传递动力学模型，阐明了铁还原菌—氧化铁相互作用的生物化学机制。如图2所示。

　　上述成果有系列文章发表在Environmental Science & Technology、Soil Biology & Biochemistry、Biosensors and Bioelectronics、Soil Science Society of America Journal等国际知名期刊上。应邀组织Soil Science专刊“Red Soil in China”。这些成果与国际上重点关注海洋、沉积物相比，重点关注农田系统铁循环；显著促进了土壤化学与微生物学、地球化学学科的交叉融合，具有较重要的科学价值。结合土壤污染控制的国家需求，基于上述成果发明了稻田土壤镉砷同步钝化技术，并进行了较大面积的应用，具有较重要的应用价值。