冻融循环加速了地下水中微生物的减少以及五价钒（V）的固定

《Environmental Science & Technology》：Freeze–Thaw Cycling Accelerates Microbial Reduction and Immobilization of Vanadium(V) in Groundwater

全球变暖加剧冻融循环，影响微生物代谢。研究表明，温度波动(-4至+4°C)加速沉积物中钒(V)生物还原，促进有机物和总氮分解，生成四价钒沉淀，增加其可溶、可还及可氧化比例。冻融循环提升微生物碳氮利用效率及群落多样性，机制涉及反硝化基因narG/nirS/nosZ和电子传递基因mtrC，同时依赖冷适应基因cspA/HSP/SOD/katG/SCD。

　　

随着全球变暖的加剧，冻融循环现象变得更加明显，对微生物的代谢过程产生了显著影响。本研究探讨了微生物在冻融条件下对五价钒（V(V)）的还原作用。与在恒定温度（-4°C或+4°C）下培养相比，温度在-4°C至+4°C之间的波动加速了V(V)的还原过程，同时沉积物中的有机物和总氮含量也更快地减少。V(V)被生物还原为四价钒（V(IV)）沉淀物，从而增加了沉积物中可酸溶、可还原和可氧化的钒含量。冻融循环提高了微生物对碳和氮的利用效率，以及微生物群落的丰富度和多样性。宏基因组学分析、实时定量聚合酶链反应（qPCR）和电子转移测量揭示了其背后的机制。在解冻过程中，如Flavobacterium属、Stutzerimonas属和Giebergeria属等微生物通过反硝化基因（narG、nirS和nosZ）实现了V(V)的还原。在冻结条件下，富集的Pseudomonas属和Acinetobacter属则通过电子转移基因（mtrC）以及细胞色素c浓度的增加来实现V(V)的还原。这些微生物中普遍存在一些关键的耐寒适应基因，包括< />、HSP、SOD、katG和SCD，这些基因有助于维持其抗冻能力。本研究为了解冻融循环条件下微生物对V(V)的还原机制提供了重要见解，并有助于制定相应的修复策略。