近日，广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员孙蔚旻团队在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助下，研究揭示了自养微生物驱动的氢氧化耦联锑还原过程及其尾矿修复潜能，并进行了相关实验验证。相关成果发表于《微生物组》（Microbiome）。

Azospirillum和Hydrogenophaga分别驱动氢氧化锑还原过程的代谢机制摘要图。研究团队供图

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大规模的采矿和工业活动会造成严重的锑污染问题。锑矿尾矿污染环境中经常能检测到高浓度的锑，当这种锑被释放到水生环境后，通过水流容易对下游环境造成严重污染风险。有研究发现，微生物在锑的迁移转化过程中可发挥重要作用。原因是它能将溶解度高的五价锑还原为迁移性较低的三价锑，能阻止其向下游环境扩散。

还有研究报道显示，微生物可以以有机物或还原态硫为底物驱动五价锑还原过程，而氢气作为一种在采矿和水体环境中常见的中间产物，也可能作为电子供体驱动五价锑还原过程，但关于环境中氢气氧化耦联锑还原这一生物地球化学过程尚未被报道。

基于锑矿尾矿和河流沉积物的环境特点，研究人员提出了上述环境中均存在氢氧化耦联锑还原过程的假设，并进行了相关实验验证。他们利用两种相反的锑污染环境（贫营养尾矿和富含有机质的河流沉积物）样品建立了微宇宙实验，发现均存在氢氧化耦联锑还原（HOSbR）现象。同时通过DNA稳定同位素示踪技术、扩增子测序和宏基因组学分析，鉴定出Azospirillum和Hydrogenophaga分别为贫营养尾矿和富有机质河流沉积物中潜在驱动HOSbR的关键微生物类群。它们均利用五价锑还原基因（anrA和arrA）还原锑，却使用不同的途径进行氢氧化和固碳，这种差异与其不同的环境理化特征有关。

此外，具有固氮潜能的Azospirillum是贫营养尾矿环境中的核心类群。研究人员结合微宇宙实验和因果推断模型分析，揭示出Azospirillum在驱动HOSbR的过程中，不仅通过锑还原降低了锑的移动性，还通过固氮作用促进了关键营养物质的获取，有助于尾矿复垦。

该研究揭示了锑污染不同生境中存在自养微生物驱动的氢氧化耦联锑还原这一全新生物地球化学过程，同时阐明了其多样的微生物代谢机制及其生态修复潜能，为贫营养尾矿环境的修复治理提供了创新理论视角。

相关论文信息：https://doi.org/10.1186/s40168-025-02149-z