1.课题来源与背景： 课题源自广东省科技厅自然科学基金自由申请项目。

    2. 研究目的与意义：在土壤尤其是富铁土壤中，包括铁氧化菌和铁还原菌等在内的微生物广泛存在，微生物活动对厌氧条件下氧化铁晶体结构转变同样起着重要作用。嗜酸性铁氧化菌和嗜中性铁氧化菌均能促进较高结晶度及较高稳定性铁氧化铁晶相矿物的形成。微生物Fe(II)氧化的机制最早源于嗜酸铁氧化菌Acidithiobacillus ferrooxidans，而中性条件下微生物Fe(II)氧化的研究在最近几十年才被关注起来。中性条件下，Fe(II)的氧化与多种重金属的固定有着密切的关系，对于污染土壤重金属固定脱毒有着重要的意义。目前，对于中性Fe(II)氧化过程主要集中沉积物、地下水及海底烟囱等环境中，而对于富含铁的红壤体系中，其过程知之甚少。综合以上的分析，本研究将从铁氧化物-铁氧化菌-Fe(II)的交互作用着手，研究铁氧化物晶相的转变及电子传递过程，揭示中性条件下，华南红壤区的亚铁氧化过程及机制。为深入理解铁氧化物的转变机制及活性铁氧化物形态对重金属污染土壤的修复提供科学依据。

     3.主要论点与论据： (1) 从富铁水稻土中分离得到一株亚铁氧化菌Rhodocyclaceae sp. Paddy-1。Padyy-1能够在中性厌氧条件下利用Fe(II)作为电子供体，NO3-作为电子受体进行异养生长，生成无定形的Fe(III)矿物覆盖在细胞表面。通过对全基因组序列分析，发现菌株存在多个铁代谢的相关基因，包括Fe(II)/Fe(III)转运蛋白和储存蛋白。因此，其很可能是亚铁氧化成矿的关键功能基因。 (2) 利用反向梯度法研究微氧亚铁氧化过程中砷的固定机制。XRD及穆斯堡尔谱结果表明形成的沉淀物主要为水铁矿。培养体系中，As(V)的去除效率明显高于As(III)，且砷更倾向与铁氧化物形成共沉淀。砷的赋存形态影响着体系微生物群落的分布。沉淀物中砷的形态测试表明在砷固定过程中伴随着砷氧化过程。同时，砷氧化基因的定量结果证明了生物氧化在砷固定中的关键作用。 (3) 游离态Fe(II)驱动铁(氢)氧化物晶相重组过程中，产生的过渡态*Fe(III)物种氧化性能较强，可使共存的As(III)发生氧化转化，形成As(V)。铁氧化物对As(V)的吸附能力明显强于As(III)，从而在一定程度上降低As的移动性及活性。在铁含量较高的As污染土壤中，控制土壤氧化还原条件，促进游离态Fe(II)驱动铁(氢)氧化物晶相重组的发生，可在一定程度上促进As(III)转化为活性较低的As(V)，从而降低As污染土壤的危害。

    4.创新： 本项目根据华南土壤氧化铁含量较高的特点，研究富铁土壤中铁氧化菌/Fe(II)协同驱动下亚铁氧化机制、铁氧化物晶体结构转变过程及重金属固定机制，揭示铁氧化菌呼吸驱动铁氧化过程中电子供体-铁氧化菌-电子受体铁协同作用机制。

    5. 社会经济效益，存在的问题： 本项目根据华南土壤富铁的特点，以亚铁氧化过程及铁氧化物晶相转变为依托，研究土壤中铁氧化物与重金属砷的关系，并阐明砷的固定机制。本项目的实施与完成将可有效提升广东省土壤重金属污染修复水平，促进土壤重金属修复技术的市场化，为提高广东省土壤污染环境管理能力提供技术支持。由于现有的研究主要集中于基础理论，因此需要与向相关公司进行联合研制推广。暂无经济效益的产生。