水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展
中轻度砷污染土壤-水稻体系中砷迁移行为研究
中轻度砷污染土壤-水稻体系中砷迁移行为研究薛培英;刘文菊;刘会玲;段桂兰;胡莹【摘要】通过土.砂根袋培养生物学模拟试验,运用砷形态分级的连续提取方法研究了水稻整个生育时期内砷在中轻度砷污染土壤.氧化性根际.水稻体系中的时空分布规律.结果表明:(1)该品种水稻(远诱一号)生长旺期(第三生长时期和第四生长时期)由于根系活化作用产生明显根际效应,根际土壤中各砷形态总量、无定形态砷含量均显著高于非根际土(P<0.05),而有效性最低的残渣态则低于非根际土.(2)水稻根表铁氧化物膜(简称:铁膜)主要以无定型态铁和结晶态铁为主(>90%),在生长旺盛期老化程度最高,且对砷富集能力与第一时期相比降低60%,与第二时期相比降低10%;根表铁膜对砷的富集作用并不完全随铁膜数量的增减而变化,还与铁膜中铁的组成形态(尤其无定形态铁)密切相关.(3)砷在土壤-根际-水稻(远诱一号)体系中迁移规律:砷随铁氧化物的还原由非根际向根际迁移并在氧化性根际富集,由于铁膜的缓冲层作用,砷很少进入作物根系,迁移至地上部的砷含量低于根中砷含量;生育初期(前两个生长时期),水稻根表铁膜主要起富集库作用,具有很强的富集砷能力,但富集的砷易解吸进入作物根系,生育后期(后三个生长时期),铁膜逐渐老化,主要起缓冲层作用,使根系砷含量与生育初期相比降低50%～90%.【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2010(047)005【总页数】8页(P872-879)【关键词】砷;砷形态;铁氧化物膜;根际土;非根际土【作者】薛培英;刘文菊;刘会玲;段桂兰;胡莹【作者单位】河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;中国科学院城市环境研究所,福建厦门,361021;河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;国家北方山区工程研究中心,河北保定,0710011;河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定,071000;中国科学院生态环境研究中心,北京,100085;中国科学院生态环境研究中心,北京,100085【正文语种】中文【中图分类】X131.3;X171.5;X53砷污染控制指标体系的建立以及污染区砷风险评价与土壤中砷的潜在移动性及其生物有效性有关,而砷的不同存在形态不仅可以反映砷的行为转化还可反映土壤对砷的固定(即砷的生物有效性),污染状况及其危害水平[1-2]。
土壤-水稻系统砷的生物地球化学过程研究进展
1.1 As 形态及吸收 As 的迁移转运是导致其暴露风险的主要原因。
在还原环境中，As 通常以亚砷酸盐阴离子（HxAsO3x-3） 的三价态 As（Ⅲ）形式存在；在氧化环境中，As 通常以 砷酸盐阴离子（HxAsO4x-3）的五价态 As（Ⅴ）形式存在， 其中 As（Ⅴ）对铁、铝和锰的氧化物具有较强特异性 亲 合 力 ，从 而 可 以 吸 附 在 土 壤/沉 积 物 中 的 矿 物 质 上[9]。除了无机砷 As（Ⅲ）和 As（Ⅴ）以外，土壤中还存 在较低含量的有机砷，如单甲基砷（MMA）和二甲基 砷（DMA）[10]。无机砷的毒性远大于有机砷，而 As（Ⅲ） 的毒性是 As（Ⅴ）的几十倍，因而总 As 浓度及 As 形态 都是评价 As 污染环境风险的主要指标[11]。
收稿日期：2018-10-16 录用日期：2018-12-28 作者简介：吴 川（1983—），女，湖南湘潭人，博士，教授，主要研究方向为重金属污染环境修复。E-mail：wuchuan@ *通信作者：薛生国 E-mail：sgxue70@ 基金项目：国家自然科学基金项目（41771512）；湖南省湖湘青年英才项目（2018RS3004） Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41771512）；Hunan Science & Technology Innovation Program, China（2018RS3004）
农业环境科学学报 第 38 卷第 7 期
在水稻中积累[15]。稻米中的 DMA 虽然对人类毒性较 小，但其可能会在烹饪过程中反向转化为无机砷，从 而产生更大的毒性[15]。 1.2 水稻 As 的代谢（根际、根-秸秆-谷粒）
水稻中重金属污染及防治研究进展
水稻中重金属污染及防治研究进展唐守寅福建农林大学资源与环境学院摘要：从重金属在水稻中的累积及迁移、重金属污染对水稻的影响、土壤改良剂抑制水稻对重金属的吸收三个方面介绍了水稻中重金属污染及防治研究进展，并对今后水稻重金属污染的研究方向提出了一些建议。
关键词：水稻；重金属；迁移转化；吸收0 前言在化学领域中，重金属是指比重大于4或5的金属。
大多数金属都是重金属。
环境污染领域所说的重金属主要是指Hg、Cd、Pb、Cr和类金属A8等生物毒性明显的重金属元素，此外，还包括Cu、Co、Ni、Sn等具有一定毒性的重金属元素[1]。
研究发现，我国部分城镇的农田菜地已出现土壤重金属污染超标的现象，超标元素主要为Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni，香港、广州、成都等不少城市已出现了不同程度的重金属污染[2]。
我国每年因土壤重金属污染造成的经济损失达到近200亿元[3]。
土壤重金属微量元素由于隐蔽性强、毒性大、难降解且能沿食物链富集，成为人们优先考虑去除的污染物。
水稻是最主要的粮食作物之一。
土壤-水稻系统是重金属向人类食物链迁移积累、直接和间接危害人体健康的关键环节。
近20年来，由于人类的工农业生产和生活活动使得农田环境日益恶化，稻米中重金属积累增加直接威胁着人体健康[4]。
因此开展针对水稻的重金属污染及防治研究，对重金属在水稻中的富集、迁移转化、其对水稻的影响及如火如何防治的机理进行分析具有重要意义。
1 重金属在水稻中的累积及迁移1.1不同水稻品种对重金属的富集规律在相同条件下，不同的水稻品种由于其内部构造不同，对重金属富集存在显著差异。
Al-Saleh 和Shinwari (2001) []检测了27个水稻品种籽粒中的重金属含量, 结果表明, 不同品种Cd、Pb和Hg 含量差异很大。
蒋彬等通过研究发现，水稻籽实吸收重金属存在基因型差异，他们将来自于全国不同地区的239份样品种植在同一地区，发现各品种Pb、As含量存在极显著基因型差异，并筛选出了一系列低铅、低镉、低砷的品种。
无机砷在稻谷不同部位分布规律的研究
无机砷在稻谷不同部位分布规律的研究
近年来，由于污染物的不断增加，无机砷在稻谷中的含量也在逐年增加，砷的高含量对人体健康造成极大的危害。
因此，定量分析无机砷在稻谷不同部位的含量，对于科学识别砷污染的来源，预测污染物的迁移转化规律及砷污染土壤的补救措施，具有重要意义。
本文研究了无机砷在稻谷不同部位的分布规律，以期更好地保护人类健康。
研究发现，砷在稻谷的含量存在明显的分布规律。
首先，砷的含量在稻谷茎、叶和芒片三个部位，有明显的自然分布趋势，茎中的砷含量最高，叶中的砷含量次之，芒片中的砷含量最低。
其次，根据植物的生长季节，砷的含量也会有相应的变化趋势，例如，春季稻谷的砷含量最高，冬季次之；夏季稻谷的砷含量比其他季节要低，秋季最低。
再次，砷的转移转化规律也会影响砷含量分布，例如，大气中的砷会沉积到土壤中，种植的稻谷吸收了部分砷，使得稻谷的砷含量较高。
基于这些研究结果，可以采取有针对性的应对措施，以减少砷污染的影响。
例如，采取措施限制大气中的砷排放，以防止砷污染物沉积到土壤中；种植稻谷时可以选择低砷含量的土壤，降低砷污染；采取适当的植物保护措施，降低砷污染物在植物体内的吸收；及时处理堆肥中的砷污染物，以防止砷污染物再次进入土壤中等。
总之，本文以《无机砷在稻谷不同部位分布规律的研究》为标题，对无机砷在稻谷不同部位的分布规律进行了分析研究，发现了砷的自然分布趋势、季节变化趋势及转移转化规律，并介绍了一些针对性的
应对措施，以减少砷污染的影响。
希望本文能够为保护人类健康提供参考和借鉴。
小议水稻对砷吸收和代谢机制研究_论文格式_
小议水稻对砷吸收和代谢机制研究以下是一篇关于小议水稻对砷吸收和代谢机制研究的提纲，欢迎浏览！1 引言砷(as)是一种常见的环境毒物和人类致癌物，对动植物具有强烈的毒害作用。
as 污染在全世界（尤其在东南亚）已成为一个严峻的环境问题，目前已有数百万人口受到as 中毒的影响。
近年来，由于含as 灌溉水的大量使用，导致农田土壤as 高度积累。
世界上近一半人口，包括几乎整个东亚和东南亚的居民，均以稻米为主食。
不幸的是，大面积的水稻田已经遭受as 污染，而且水稻比其他农作物更易积累as，这使人类健康受到严重威胁。
水稻as 污染已成为当今全球环境热点问题之一。
针对大面积受as 污染的水稻田，传统的物理、化学修复方法因工程量大、费用高等，不适应于大面积中-低度污染的农田的治理。
而新兴的植物修复技术受修复植物生物量小、修复时间长等因素制约，走向产业化目前任务还很艰巨。
为此，世界各国科学家们都在努力寻找一条经济、有效、可行的途径来解决稻米as 污染问题。
国内外已有很多关于水稻as污染情况的调查研究，而且在水稻对as 的吸收、积累和代谢生理和分子生物学机制，及影响水稻累积as 的主要因素等方面也作了诸多的研究和探讨。
本文就上述领域并结合作者课题组的相关研究成果，综述了近年来此领域的主要研究进展。
2 水稻as 污染情况2.1 稻田土壤as 污染as 污染问题受到广泛关注，始于孟加拉国地下水as 污染导致大量人群as 中毒。
迄今为止，除孟加拉外，已发现许多国家或地区（尤其是南亚国家）的部分稻田受到严重的as污染，如，中国、柬埔寨、印度、蒙古、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、泰国和越南等。
稻田as 污染来源主要包括：含as 地下水灌溉、采矿活动、含as 杀虫剂/除草剂/肥料使用等工农业生产活动。
在孟加拉国，大量受as 污染地下水被用于灌溉农田，每年通过灌溉水进入孟加拉耕地（主要是水稻田）的as 大约有1000t。
meharg 和rhman调查研究发现孟加拉部分地区的水稻田土壤as 含量最高可达46 mg·kg-1，是孟加拉土壤as 背景值的4～9倍。
水稻土中铁的微生物还原及对砷运移的影响的开题报告
水稻土中铁的微生物还原及对砷运移的影响的开题报告1.研究背景和意义水稻是世界上最重要的粮食作物之一，但是水稻生长的土壤中含有的砷污染问题严重影响了水稻的产量和质量。
根据相关研究表明，砷主要以二价及三价态存在于土壤中，而在还原等特定环境下，砷离子会被还原为更容易在土壤中积累和转移的五价砷酸根离子，从而加重了土壤中砷的富集和水稻对砷污染的吸收和积累。
因此，研究水稻土中铁的微生物还原及其对砷运移的影响具有重要的理论和实际意义，有助于有效地解决水稻地区砷污染的问题。
2.研究内容本研究将选取砷污染水稻土样品，通过分别设立对照组和实验组，采用不同的处理方法测定不同条件下砷吸附和转化的动力学过程，重点研究以下内容：（1）水稻土中铁的微生物还原特性（2）铁还原菌对砷吸附和转化的影响（3）不同还原剂对砷吸附和转化的影响3.研究方法1）实验设计：采用完全随机设计 (CRD)，设置对照组和实验组。
2）实验操作：测定不同条件下水稻土中铁的微生物还原特性，并通过分别添加不同的还原剂、铁还原菌和控制因素等不同实验组测定不同条件下的砷吸附和转化动力学过程。
3）样品分析：采用不同的仪器分析不同实验组的砷吸附和转化效果，如ICP-AES、XRD、SEM等。
4. 预期结果预计研究结果将揭示水稻土中铁的微生物还原特性及其对砷吸附和转化的影响机制。
在此基础上，将进一步发掘铁还原菌在砷转化中的作用，探究不同还原剂对砷的影响，为水稻地区砷污染问题的解决提供有力的理论支撑。
5.参考文献[1] 丁有福, 李忠献, 鲜香,等. 土壤砷的污染与植物的抗性和修复 [J]. 生态环境,2013,(05):862-872.[2] WANG H, ZHANG X, WANG C, et al. The effects of microbial reduction on arsenic speciation and bioavailability in a red paddy soil[J]. Science of The Total Environment, 2018, 628:399-406.[3] GUO H, CHEN G, XUE G, et al. Characterization of arsenic mobilization and accumulation in sediments and rhizosphere soil from the Honghu Marsh, China[J]. Journal of Hazardous Materials, 2017, 324(Pt A):262-270.。
水稻砷吸收代谢的相关研究进展
水稻砷吸收代谢的相关研究进展耿安静;李汉敏;王旭;陈岩;赵晓丽;王富华;杨慧【摘要】水稻作为当今世界大部分地区(尤其是东南亚)主要粮食作物,由于其比其他粮食作为更易吸收砷,因而成为了砷(As)进入食物链的主要途径之一.综述了水稻对砷的吸收、代谢的相关研究,以期为解决水稻As污染提供参考,并对今后的研究提出了一些建议.%As a staple food crop in most areas of the world (especially in Southeast Asia),rice has become one of the main approaches arsenic (As)enters into food chain because rice can absorb As more easily than other cereal crops. This article re-views the related researches of As uptake and metabolism in rice at home and abroad,and presents several suggestions for the fu-ture researches,hoping to provide reference for the control of As pollution in rice production.【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2017(029)007【总页数】7页(P18-24)【关键词】砷;吸收;代谢;水稻【作者】耿安静;李汉敏;王旭;陈岩;赵晓丽;王富华;杨慧【作者单位】广东省农业科学院农产品公共监测中心,广东广州 510640;华中农业大学微量元素中心(广州),广东广州 510640;华中农业大学微量元素中心(广州),广东广州 510640;广东省农业科学院农产品公共监测中心,广东广州 510640;农业部农产品质量安全风险评估实验室(广州),广东广州 510640;农业部农产品质量安全风险评估实验室(广州),广东广州 510640;广东省农业科学院农产品公共监测中心,广东广州 510640;农业部农产品质量安全风险评估实验室(广州),广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】S511.5砷(As)被美国环境保护署(USEPA)列为“A”类致癌物，被国际癌症研究机构(IARC)归为“Ⅰ”组。
污染水稻土中砷及其与土壤基本理化性质关系的研究
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所以土砷全量随土壤有效磷含量的增加而呈增加趋势。当升 高到一定程度又下降 ,可能是因为砷在土壤中的运动与磷相 似 ,特别在酸性土壤中 ,吸附固定的砷和磷都转化为铁和铝的 结合态 ,但磷的吸附比砷大 ,磷置换砷的能力较强 ,被置换出来 的砷被作物吸收。泉州采样区土砷全量与有效态磷相关关系 不明显。这可能是因为该采样区污染情况比较复杂 ,掩盖了一 些正常状况下所表现出来的规律。 2. 2 土壤有效砷与土壤基本理化性质的关系 图 2 表明 , 土壤 全 砷 与 土 壤 有 效 砷 呈 极 显 著 性 线 性 正 相 关 ( R2 = 0. 544 0 3 3 , n = 39) ,这与黄瑞卿[7] 的研究结果一致 。图 3 表 明 ,土壤有效砷与土壤 CEC 呈极显著线性正相关 ( R2 = 0. 544 0 3 3 , n = 39) 。图 4 表明 ,土壤有效砷与土壤游离氧化 铁呈极显著线性正相关 ( R2 = 0. 0. 754 6 3 3 , n = 39) 。
rice production in field. Key words Polluted paddy soil ; Arsenic ; Fundamentally physicochemical properties of soil
砷广泛存在于自然界 ,医学研究证明 ,砷具有很强的生 物毒性以及致畸、致癌等环境危害[1] ,世界卫生组织建议砷 的日摄入量每公斤体重不超过 0. 05 mg[2] 。由于人类活动释 放大量的砷而使土壤重金属大量富集 ,进而影响到我国的稻 米质量安全。因此 ,研究污染水稻土中砷与土壤基本理化性 质的关系 ,具有重要的理论和实践价值。 1 材料与方法 1. 1 试验材料 2004 年 11 月在晚稻收获期分别在泉州和 漳州污灌地区各取 20 个水稻样品 ,同时采集对应的土壤耕 层(略深于根系分布层 , ≤15 cm) 样品。供试土壤的基本理化 性质为 :pH6. 23 ,有机质 37. 54 g/ kg , CEC 14. 09 cmol/ kg , < 0. 002 mm 粘粒 37. 14 g/ kg ,游离氧化铁 12. 40 mg/ kg。 1. 2 试验方法 土壤全砷用硝酸 - 硫酸 - 高氯酸三酸消 解 ,在原子荧光光谱仪上测定[3] ;有效砷用磷酸二氢钠溶液 提取 ,滤液在原子荧光光谱仪上测定[4] 。 2 结果与分析 2. 1 土壤全砷与土壤基本理化性质的关系 采样区土壤砷 含量状况见表 1。土壤中砷含量除与母质砷含量密切相关 外 ,还受到土壤性质的影响。进入土壤的砷会被土壤所吸附 固定 ,砷的吸附固定与解吸受多种土壤因素的影响[5] 。图 1 表明 ,土砷全量与土壤游离氧化铁含量呈极显著线性正相关 ( R2 = 0. 377 7 3 3 , n = 39) 。其原因可能是在南方酸性土壤中 砷被土壤吸附 ,与铁、铝等离子结合成复杂的难溶性砷化物 , 有利于砷在土壤表层的积累。研究发现 ,砖红壤性灰壤表土
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水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展钟松雄;尹光彩;陈志良;林亲铁;彭焕龙;李方鸿;何宏飞【摘要】在水淹缺氧环境下，界面微环境中水稻土铁矿物的还原以及根表铁膜的生成是引起砷释放还原和促进砷被吸附的过程，识别铁对砷的作用机制是有效降低水稻对土壤砷吸收的方法。
本文综述了水稻土中铁对砷的作用机制的国内外研究现状，并从水稻通气组织、土壤溶液氧化还原电位、铁矿物类型、有机质和阴离子种类等5个方面讨论水稻土中铁对砷的化学行为的影响，并展望了今后的研究方向，以期为水稻土砷污染防治及抑制水稻对砷的吸收提供参考。
%Under flooded and anoxic condition, reduction of iron minerals in paddy soil and formation of iron plague on root surface in interface microenvironment cause arsenic to release and contribute to arsenic absorption. Characterizing mechanismsof how iron affect arsenic is an effective method for reducing absorptionof soil arsenic into rice. This paper reviewed the advances at home and abroad in iron’s effects on arsenic. The effects are discussed from five aspects, including rice aerenchyma, redox potential of soil solution, species of iron mineral, organic matter and species of anions, and research prospects are also discussed in order to provide references for remediation of arsenic contamination in paddy soil and inhibition of arsenic absorption into rice.【期刊名称】《土壤》【年(卷),期】2016(048)005【总页数】9页(P854-862)【关键词】砷;铁;水稻土;氧化还原;界面微环境【作者】钟松雄;尹光彩;陈志良;林亲铁;彭焕龙;李方鸿;何宏飞【作者单位】环境保护部华南环境科学研究所，广州 510655; 广东工业大学环境科学与工程学院，广州 510006;广东工业大学环境科学与工程学院，广州 510006;环境保护部华南环境科学研究所，广州 510655;广东工业大学环境科学与工程学院，广州 510006;环境保护部华南环境科学研究所，广州 510655;环境保护部华南环境科学研究所，广州 510655;广东工业大学环境科学与工程学院，广州510006【正文语种】中文【中图分类】X53土壤重金属砷主要来源于自然本底与人类活动。
人类的活动，如矿山开采、冶炼、施肥、灌溉等使得大量的砷进入土壤环境［1］。
2014年全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤重金属污染物中，砷为首要污染物［2］，且多地土壤中的砷含量超过《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）Ⅲ级标准［3］。
稻田土砷污染使得以稻米为主食的居民的健康受到严重威胁［4］。
研究结果表明，中国人均砷摄取量约为42 μg/d，其中大米的砷摄入量占总砷日摄入量的60%。
长期接触砷会导致肺损伤、外周神经损伤、皮肤病或心血管病，是引起皮肤癌、膀胱癌、肝癌、肺癌的因素之一［5］。
通过食物与饮用水暴露途径对人体健康产生影响，这直接或间接与土壤相关［6］。
水稻生长过程要经历淹水阶段，是导致水稻对砷的吸收量增加的原因［7-9］。
Somenahally等［9］和Arao等［10］通过对比研究间歇式水淹管理水稻与连续式水淹管理水稻的种植方法，发现连续水淹厌氧条件对于铁和砷的迁移转化具有巨大的影响。
Spanu 等［11］通过点喷式水管理水稻的种植方法，进一步验证有氧环境是抑制铁砷迁移转化的条件。
目前，大量研究表明厌氧条件下水稻对砷的吸收与铁的氧化还原参与有很大关系［12-14］。
水淹缺氧环境下，土壤中铁（Ⅲ）和砷（Ⅴ）被还原为铁（Ⅱ）和砷（Ⅲ），砷和铁从土壤颗粒上释放进入溶液［3，14-16］。
Bennett等［17］研究得出，土壤溶液中铁（Ⅱ）和砷（Ⅲ）的浓度呈极显著相关性，即铁矿物的还原性溶解和砷的迁移具有紧密的耦合关系。
水稻发达的通气组织，可将大气中的氧高效率地运输到根部，使根表处于相对有氧状态，导致根表附近铁（Ⅱ）被氧化，并沉积在水稻根表形成能吸附一定砷含量的铁膜［18-19］。
以往的研究多集中在铁膜形成的影响因素及相应吸附作用，对厌氧条件下水稻土中的铁砷耦合鲜有系统性分析，所以本文从铁循环角度出发探讨砷的地球化学过程，并就水稻通气组织、土壤溶液氧化还原电位、铁矿物类型、有机质和阴离子种类这5个方面对厌氧条件下水稻土中的铁砷耦合的影响进行探讨。
根据对砷的代谢机制的不同，微生物可划分为：①砷还原微生物；②砷氧化微生物；③砷甲基化微生物。
前两类微生物与砷的氧化还原有关。
1.1 砷的还原过程砷还原机制包括细胞质砷还原和异化砷还原。
细胞质砷还原是指将进入细胞内的砷（Ⅴ）还原为（Ⅲ），再通过膜蛋白将砷（Ⅲ）泵出细胞，以降低细胞内砷浓度［20］。
这个过程与细胞内的抗砷体系密不可分。
该体系中，ArsA基因和ArsB基因编码出ArsA/ArsB蛋白，两者在ATP的驱动下组成砷（Ⅲ）/砷（Ⅴ）的排出/吸入泵。
特异性ArsB转运蛋白独立作为砷的运输工具，它从砷抗性微生物的细胞质横跨至其细胞膜外，其基因在内膜上。
细胞质中的砷（Ⅴ）在ArsC还原酶的作用下被还原成毒性更强的砷（Ⅲ），砷（Ⅲ）在GSH（一种硫醇类还原剂）的辅助下又通过ArsB被排到细胞外。
实际上，这种膜泵出现的地方ArsB与ArsC基因常被发现同时出现［21］。
这种机制在大自然中分布非常广泛［22］，且涉及的以上基因在不同地区土壤中的分布情况有所不同，产生的作用有所差异［23］。
其过程示意图如图1所示。
发生异化砷还原时，异化砷还原菌在进行无氧呼吸时以砷（V）作为电子受体将其还原为砷（Ⅲ），并从中获取能量供自身生长［25］。
异化砷还原菌的还原机理不同于细胞质砷还原，后者的反应场所在细胞质中，而前者则是在细胞周质上，通过还原酶进行反应。
有研究表明，这种还原反应中需要用到一种由cymA基因编码的细胞色素C［26］。
在大多数自然环境下，砷（Ⅲ）以不带电的H3AsO3分子的形式存在，不会与其他带电粒子的电荷产生吸引或排斥作用，从而土壤中的异化砷还原会使得砷的移动性增强，这在一些情况下亦有利于去除土壤中的砷［25］。
Oremland和Stolzb［14］指出，能将砷酸盐作为终端电子受体以用于呼吸作用的异化砷还原菌类别众多，包括Sulfurospirillum deleyianum，S. multivorans， S. halorespirans和S. carboxydovorans等。
大量研究指出异化砷还原也可以直接发生在铁的（氢）氧化物之上［27］。
一般认为，异化砷还原菌介导的砷还原是由异化砷还原酶聚合物催化［20］。
1.2 砷的氧化过程陈倩等［20］指出，砷氧化微生物可分为化能自养型砷氧化微生物（CAOs）、异养型砷氧化微生物（HAOs）两类。
CAOs在厌氧环境中的电子受体多样，可以是硝酸根，也可以是铁矿物［20，22］。
最早纯化得到的厌氧自养砷氧化菌种为StrainMLHE-1，可以在氧化砷（Ⅲ）获得能量供细胞生长的同时还原NO3-［28］。
异养型砷氧化微生物（HAOs）同样也能够氧化砷（Ⅲ），但是需要有机物质作为能量与细胞生长的营养物质的来源［29-30］。
这些微生物含有由两个一大一小亚单位组合而成的砷（Ⅲ）氧化酶，并由某个启动子中的两组基因编码的，能催化砷（Ⅲ）氧化成砷（V）［31］。
且这种酶广泛存在于细菌与古菌中［21］，将氧化得到的电子传递到可溶于细胞质中的电子载体，如细胞色素C或甲胺脱氢酶，并氧化砷（Ⅲ）。
有些砷氧化微生物（Synechocystis）在高浓度磷条件下能更高效地氧化砷（Ⅲ），且高浓度的磷抑制其胞内砷（Ⅴ）还原。
同时，磷运输系统抑制细胞吸收砷（Ⅴ），主要是因为磷与砷竞争吸附砷酸盐还原酶ArsC上的活性点位［24］。
对于异养型砷氧化细菌，氧化过程实际上是一个解毒机理。
该过程是放热的，化学方程式可以表示为：目前，砷代谢微生物的研究主要集中于可培养菌群对砷的迁移转化的影响及机理，环境中不可培养的砷代谢微生物的生物多样性和群落结构有待进一步的研究。
淹水条件下，水稻土中含砷铁矿物中铁矿物的还原溶解、根表铁膜的生成、二次铁矿物的生成以及铁膜的脱落现象决定着土壤溶液中砷的相对浓度。
这与带正电荷氧化铁矿物，能够强烈吸附砷（Ⅴ）有关。
铁矿物的还原势必引起砷的释放还原；根表铁膜的生成将截留大部分的砷。
因此，铁的氧化还原循环过程将意味着砷的释放和被吸附。
2.1 土壤颗粒物铁对砷生物化学行为影响水淹厌氧条件下，水稻土壤溶液中砷（Ⅲ）浓度的提高是常见的，如Roberts等［32］发现土壤溶液中的砷浓度相比灌溉水的砷浓度要高。
部分原因可能是异化砷还原微生物将吸附在铁矿物上的砷（Ⅴ）还原为移动性和毒性强的砷（Ⅲ）有关［15］。
异化砷还原菌可在呼吸作用中利用砷酸盐作为末端电子受体［32］，如异化砷还原菌Bacterium Geobacter sp. OR-1将土壤沉积物中的砷以砷（Ⅲ）的形式还原释放出来［33］。
另一方面，普遍认为FeRB驱动氧化铁还原溶解是导致砷迁移的主要原因［30，33］。
Bennett等［17］研究得出，土壤溶液中铁（Ⅱ）和砷（Ⅲ）的浓度呈极显著相关性（rs= 0.896，P＜0.001），表明铁矿物的还原性溶解和砷的迁移具有紧密的关系，这与之前研究表明土壤颗粒物中砷的主要溶出方式是由于铁（Ⅲ）的还原引起吸附在铁氧化物上的砷（Ⅴ）释放还原一致［4，17］。
而Huang等［34］研究表明砷（Ⅴ）在溶液中的还原符合一级动力学并拥有3 h的半衰期，而添加吸附性铁矿物之后砷被还原的半衰期大幅度增高，这证明Shewanella putrefaciens strain CN-32对于砷的还原主要是集中在土壤溶液中而不是铁矿物表面。