洛克沙胂(Roxarsone)作为一种含砷饲料制剂,近年来被大量应用于我国的畜禽养殖中。洛克沙胂在畜禽体内几乎不发生降解,会经由粪肥施用或养殖污水进入环境。洛克沙胂在环境中可能转化成其他形态的有机砷或无机砷,会对生态环境产生潜在的影响,因而引起了人们的广泛关注。本文以多孔介质中洛克沙胂生物转化过程和机理为研究目标,针对影响其生物转化过程的环境条件开展研究,通过改变外源性底物、含水率水平,分别采用纯种菌(Shewannella oneidensis MR-1)和混和菌种进行不同浓度洛克沙胂生物转化影响研究,分析洛克沙胂的转化过程机制,得出的主要结论如下:(1)S.oneidensis MR-1不能直接将洛克沙胂作为碳源利用,在外源性底物存在时,例如乳酸钠,则能够提供S.oneidensis MR-1生长所必需的碳源,且能为其提供电子以转化洛克沙胂,将其还原成唯一产物4-羟基-3-氨基苯胂酸(4-hydroxy-3-amino phenylarsonic acid,HAPA)。多孔介质含水率条件显著影响洛克沙胂的转化过程;当实验组中的含水率低于25.00%时,洛克沙胂基本没有发生转化,而只有当含水率达到28.75%以上时,洛克沙胂才得以还原;并且洛克沙胂的还原速度随含水率增大而增加,含水率28.75%实验组中洛克沙胂的降解半衰期约为含水率100%实验组中的8.6倍。(2)提取不同深度的土壤微生物进行研究,发现在108 h内,有氧状态下均不能进行洛克沙胂转化;厌氧状态下,微生物所处的土壤深度越深,对于洛克沙胂的转化越慢,处于厌氧状态下培养的土壤表层微生物对洛克沙胂的降解效率最高;土壤环境中的洛克沙胂生物转化与土壤含水率密切相关,洛克沙胂的生物转化随着土壤含水率的增加而进行得越快也越彻底;经过144 h培养,含水率高于40.25%的实验组中的洛克沙胂全部被转化,含水率30.00%组中的转化率为30%,而含水率12.50%组中的洛克沙胂基本没有被转化;在含水率40.25%和100%的实验组中,洛克沙胂先被土壤微生物还原为HAPA,其中37%的HAPA又被氧化成了毒性更大的三价砷、五价砷,还有极小一部分转化成了一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA);发现洛克沙胂等量转化成了HAPA和其它形态的砷,还有6%的砷进入了细菌体内。(3)研究了含水率水平对于土壤微生物群落及多样性的影响,通过高通量测序法,测得含有洛克沙胂的环境对土壤微生物有筛选作用,洛克沙胂会显著限制土壤微生物的多样性;含水率越高的环境,生物多样性越低;土壤环境中优势菌种为肠杆菌属(Enterobacter,59.15%)、气单孢菌属(Aeromonas,9.25%)和假单胞菌(Pseudomonas,6.63%),经过一段时间的培养后,含水率100%实验组中优势菌种变成了假单胞菌(Pseudomonas,52.87%)、肠杆菌属(Enterobacter,25.82%)和寡养单胞菌(Stenotrophomonas,7.56%),含水率12.50%实验组中优势菌种变成了假单胞菌(Enterobacter,37.19%)、肠杆菌属(Pseudomonas,37.09%)和寡养单胞菌(Stenotrophomonas,11.12%),说明以上三种菌属能很好地适应有洛克沙胂的环境;通过高通量测序,发现洛克沙胂浓度越高对微生物多样性的限制相对越大,2.3 mmol/L和0.5 mmol/L洛克沙胂实验组中差异较大的菌属为布丘氏菌(Buttiauxella)、赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus)和假单胞菌(Pseudomonas)。