近日，廣東省科學院生態環境與土壤研究所研究員孫蔚旻團隊在國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助下，研究揭示了自養微生物驅動的氫氧化耦聯銻還原過程及其尾礦修復潛能，并進行了相關實驗驗證。相關成果發表于《微生物組》（Microbiome）。
Azospirillum和Hydrogenophaga分別驅動氫氧化銻還原過程的代謝機制摘要圖。研究團隊供圖
大規模的采礦和工業活動會造成嚴重的銻污染問題。銻礦尾礦污染環境中經常能檢測到高濃度的銻，當這種銻被釋放到水生環境后，通過水流容易對下游環境造成嚴重污染風險。有研究發現，微生物在銻的遷移轉化過程中可發揮重要作用。原因是它能將溶解度高的五價銻還原為遷移性較低的三價銻，能阻止其向下游環境擴散。
還有研究報道顯示，微生物可以以有機物或還原態硫為底物驅動五價銻還原過程，而氫氣作為一種在采礦和水體環境中常見的中間產物，也可能作為電子供體驅動五價銻還原過程，但關于環境中氫氣氧化耦聯銻還原這一生物地球化學過程尚未被報道。
基于銻礦尾礦和河流沉積物的環境特點，研究人員提出了上述環境中均存在氫氧化耦聯銻還原過程的假設，并進行了相關實驗驗證。他們利用兩種相反的銻污染環境（貧營養尾礦和富含有機質的河流沉積物）樣品建立了微宇宙實驗，發現均存在氫氧化耦聯銻還原（HOSbR）現象。同時通過DNA穩定同位素示蹤技術、擴增子測序和宏基因組學分析，鑒定出Azospirillum和Hydrogenophaga分別為貧營養尾礦和富有機質河流沉積物中潛在驅動HOSbR的關鍵微生物類群。它們均利用五價銻還原基因（anrA和arrA）還原銻，卻使用不同的途徑進行氫氧化和固碳，這種差異與其不同的環境理化特征有關。
此外，具有固氮潛能的Azospirillum是貧營養尾礦環境中的核心類群。研究人員結合微宇宙實驗和因果推斷模型分析，揭示出Azospirillum在驅動HOSbR的過程中，不僅通過銻還原降低了銻的移動性，還通過固氮作用促進了關鍵營養物質的獲取，有助于尾礦復墾。
該研究揭示了銻污染不同生境中存在自養微生物驅動的氫氧化耦聯銻還原這一全新生物地球化學過程，同時闡明了其多樣的微生物代謝機制及其生態修復潛能，為貧營養尾礦環境的修復治理提供了創新理論視角。
相關論文信息：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02149-z