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文献
J-GLOBAL ID:202002219458138050   整理番号:20A0609078

浸水水田土壌におけるヒ素移動を阻止するミリメートル規模表土層【JST・京大機械翻訳】

Millimeter-scale topsoil layer blocks arsenic migration in flooded paddy soil
著者 (6件):
資料名:
巻: 274  ページ: 211-227  発行年: 2020年 
JST資料番号: C0062A  ISSN: 0016-7037  資料種別: 逐次刊行物 (A)
記事区分: 原著論文  発行国: オランダ (NLD)  言語: 英語 (EN)
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本研究では,多重技術,ミクロX線吸収微細構造(μXRF-μXAFS),微小電極,および定量的ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)分析を組み合わせて,実験室で培養した水田土壌中の酸化-無酸素界面におけるヒ素(As)のマイクロスケール挙動を調べた。深さによる急峻な酸化還元勾配は,15日後の表土のミリメートル層(深さ:0~4.6mm),表面土壌の酸化的条件およびより深い土壌の還元条件において観察された。これは,湛水によって引き起こされた酸素供給の制限によるものである。μXRFによる表層土層のマイクロスケール元素マッピングは,システムにおける大量のAs(全体の約10%)が15日間の培養後に上部3mmの土壌層内に強く蓄積したことを示した。拡張X線吸収微細構造(EXAFS)による直接Asスペシエーションは,蓄積層中のAsのホスト相が土壌中に含まれるFe(III)水酸化物であることを示し,それは層中の優勢なFe種であった。微細X線吸収端構造(μXANES)による直接Asスペシエーションは,As蓄積と空乏領域における支配的As種が明らかに変化したことを示した。特に,酸化種As(V)はAs蓄積(表層)層で増加し,還元種As(III)はAs枯渇(より深い)層で減少した。直接Feスペシエーションはまた,蓄積層におけるFeの最も豊富な画分が,Asに対する最も好ましい収着剤であるフェリハイドライトのようなFe(III)水酸化物であることを示した。これらの知見は,研究で観察されたAs蓄積が水田土壌の酸化-無酸素界面におけるAs還元および酸化と有意に関連していることを示唆している。特に,還元的な深い層で形成されたより不安定なAs(III)は上層に移動し,移動したAs(III)は酸化的表面ミリメートル層でAs(V)に酸化され,As(V)はAs(V)に対して高い親和性を持つFe(III)水酸化物によって捕捉される。これは,本研究における表土層で観察されたAsの強い蓄積の可能な機構である。さらに,マンガン(Mn)および鉄(Fe)μXANES分析およびqPCRによる微生物As(III)オキシダーゼ遺伝子(aioA)定量は,As蓄積のトリガー反応として作用する上部層におけるAs(III)酸化が化学的および微生物的酸化過程の両方により誘導される可能性があることを示唆した。本研究における知見は,水田土壌システムが洪水水へのAs移動を防止する強い能力を持つ可能性があることを示している。また,著者らの発見は,湛水水田土壌におけるミリスケールの表土層が,水田における全体のAs挙動に生化学的に影響を及ぼす可能性があることを示している。したがって,水田におけるAsの運命と移動を完全に理解し予測するために,水田土壌の局所的な物理的,化学的,および生物学的性質を調査する必要がある。Copyright 2020 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
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分類 (3件):
分類
JSTが定めた文献の分類名称とコードです
岩石圏の地球化学一般  ,  地球化学一般  ,  重金属とその化合物一般 

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