微生物介导下砷还原及其在铁氧化物上吸附/解吸耦合反应动力学模型

在土壤环境中，铁矿物是砷(As)最主要的吸附剂之一，一般认为As的动态行为与环境中铁矿物的溶解与转化密切相关。在As-微生物-铁矿物体系中，砷的反应速率通常受到吸附/解吸和还原等多个耦合动力学反应控制，而目前缺乏定量手段来分析和预测耦合动力学反应过程。本研究从11篇代表性文献中收集数据，建立耦合反应动力学模型，来定量描述As-微生物-铁矿物体系中微生物还原As(V)和As(III)&As(V)在铁矿物上的吸附/解吸耦合动力学过程，重点阐明微生物促进As的释放和As(V)还原动力学机制。总体上，本研究建立的耦合动力学模型能够定量描述在不同铁矿物浓度、铁矿物种类和菌株类型情况下，砷在As-微生物-铁矿物体系中固液相的动态分布；同时，模型可以定量地评估体系中吸附/解吸和还原反应速率对总体反应速率的相对贡献，也可以模拟和评估主要动力学反应参数的改变对体系中各个反应速率的影响。这些结果对于预测和评估不同环境条件下As的耦合动力学行为提供了定量分析工具，具有重要的指导意义。本研究进一步促进了对As-微生物-铁矿物体系中砷的耦合动力学反应的定量理解，有助于开发全面的模型来预测现场环境中砷的动力学行为。研究论文入选国际著名刊物Environmental Science & Technology(2019, 53, 8892−8902)副封面论文（Supplementary Cover）。