Biochar loaded with root exudates of hyperaccumulator Leersia hexandra Swartz facilitated Cr(VI) reduction by shaping soil functional microbial communities

生物炭 超量积累植物 渗出液 环境修复 地杆菌 化学 环境化学 微生物种群生物学 节杆菌 植物 植物修复 细菌 生物 生物膜 污染 生态学 热解 重金属 有机化学 生物化学 遗传学
作者
Wendan Xiao,Qi Zhang,Miaojie Huang,Shouping Zhao,Chen De,Na Gao,Tianfen Chu,Xuezhu Ye
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:353: 141636-141636 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2024.141636
摘要

Cr(VI) contamination is widely recognized as one of the major environmental hazards. To address the problem of remediation of soil Cr(VI) contamination and utilization of waste peanut shells, this study comprehensively investigated the effects of peanut shell-derived biochar loaded with root exudates of hyperaccumulator Leersia hexandra Swartz on Cr(VI) reduction and microbial community succession in soil. This study confirmed that root exudate-loaded peanut shell biochar reduced soil pH while simultaneously increasing DOC, sulfide, and Fe(II) concentrations, thereby facilitating the reduction of Cr(VI), achieving a reduction efficiency of 81.8%. Based on XPS and SEM elemental mapping analyses, Cr(VI) reduction occurred concurrently with the Fe and S redox cycles. Furthermore, the microbial diversity, abundance of the functional genera (Geobacter, Arthrobacter, and Desulfococcus) and the metabolic functions associated with Cr(VI) reduction were enhanced by root exudate-loaded biochar. Root exudate-loaded biochar can promote both direct Cr(VI) reduction mediated by the Cr(VI)-reducing bacteria Arthrobacter, and indirect Cr(VI) reduction through Cr/S/Fe co-transformation mediated by the sulfate-reducing bacteria Desulfococcus and Fe(III)-reducing bacteria Geobacter. This study demonstrates the effectiveness of peanut shell biochar loaded with root exudates of hyperaccumulator Leersia hexandra Swartz to promote soil Cr(VI) reduction, reveals the mechanism how root exudate-loaded biochar shapes functional microbial communities to facilitate Cr(VI) reduction, and proposes a viable strategy for Cr(VI) remediation and utilization of peanut shell.

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