2025年3月18日，生物技术科学top期刊《生物资源技术》(Bioresource Technology) 在线发表了云南师范大学能源与环境科学学院黄益宗课题组最新研究成果《Effects of redox-modified biochar on mercury reduction and methylation on electron transfer in Geobacter sulfurreducens PCA》。云南师范大学能源与环境科学学院黄益宗教授、樊芳玲博士为通讯作者。昆明理工大学唐振亚为第一作者。

Abstract

Geobacter plays a key role in mercury (Hg) methylation and reduction in rice fields. Biochar boosts microbial electron transfer, but its impact on Hg reduction and methylation remains unclear. This study investigates how oxidative (OBC) and reductive (RBC) biochar influence Hg reduction and methylation by Geobacter sulfurreducens PCA. OBC increased electron donating capacity (EDC) but reduced electron accepting capacity (EAC), while RBC decreased electric resistance. Correlation analysis revealed biochar’s electron exchange capacity (EEC) positively correlated with –OH (r = 0.73*), O-CO (r = 0.81*), COO/CO (r = 0.73*), –NH (r = 0.67*), and electron transfer number (n) (r = 0.99**), but negatively with –CH (r = -0.70*) and –NH3 (r = -0.80**). Both total Hg (THg) and methylmercury (MeHg) negatively correlated with EEC (THg:r = -0.99**, MeHg: r = -0.92**), EDC (THg:r = -0.99**,MeHg:r = -1.00**), and n (THg:r = -1.00**,MeHg: r = -0.85**), but positively with ΔIp (THg:r = 1.00**,MeHg:r = 0.80**). These findings suggest biochar with higher EEC, EDC, and electron transfer capacity enhances Hg2+ reduction and inhibits methylation, highlighting its potential for Hg pollution control.

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黄益宗

污染生态学、环境科学（工程）专业，研究员，博士生导师，国家重点研发计划项目首席科学家，曾主持和参与国家973计划、863计划、科学院创新工程重大项目、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点项目等20多个项目或课题的研究。国家科技专家库专家，国家重点研发计划项目、中华农业科技奖、国家自然科学基金等评审专家。在国内外核心刊物发表论文200多篇，其中第1作者和通讯作者论文150多篇，指导和培养博士和硕士研究生30多名。

联系方式：yizonghuang@126.com

教育及研究经历

2000年获中国科学院生态环境研究中心污染生态学博士学位。

2000-2013年，在中国科学院生态环境研究中心先后担任助理研究员、副研究员，

2014-2022年在农业农村部环境保护科研监测所任研究员，

2023年3月至今为云南师范大学高层次（第二层次）引进人才。

学术任职及兼职

中国环境科学学会重金属污染防治专业委员会委员

《农业环境科学学报》编委

《生态毒理学报》编委

《中国农业科技导报》编委

主要招生专业：

农业工程、环境工程、农业水土工程、农业工程与信息技术。

主要研究方向：

重金属污染土壤修复技术研发及示范，植物O₃胁迫机理，稀土元素污染防治等

学历及研究简历：

1989年9月- 1994年8月，广西大学林学院，林学本科，学士

1994年9月- 1997年8月，广西大学林学院，森林生态学，硕士

1997年9月- 2000年8月，中国科学院生态环境研究中心，污染生态学，博士

近年来发表的代表性论文：

[1] Li Y, Chu YT, Sun HY, Bao QL, Huang YZ*. Melatonin alleviates arsenite toxicity by decreasing the arsenic accumulation in cell protoplasts and increasing the antioxidant capacity in the rice. Chemosphere, 2023, 312: 137292. IF=8.943

[2] Zhang SN, Bao QL, Huang YZ*, Han N. Exogenous plant hormones alleviate As stress by regulating antioxidant defense system in Oryza sativa L. Environmental Science and Pollution Research, 2023, 30(3): 6454-6465.

[3] Yu FM, Tang ST, Shi XW, Liang X, Liu KH, Huang YZ*, Li Y*. Phytoextraction of metal(loid)s from contaminated soils by six plant species: A field study. Science of the Total Environment, 2022, 804: 150282. IF=10.563

[4] Li Y, Zhang SN, Bao QL, Chu YT, Sun HY, Huang YZ*. Jasmonic acid alleviates cadmium toxicity through regulating the antioxidant response and enhancing the chelation of cadmium in rice (Oryza sativa L.). Environmental Pollution, 2022, 304: 119178. IF=9.814

[5] Bao QL, Bao WK, Ding YZ, Huang YZ*. Effects of optimized water management on the uptake and translocation of cadmium and arsenic in Oryza sativa L. in two contaminated soils. Environmental Science and Pollution Research, 2022, 29: 2853-2865.

[6] Yang XR, Wang CR, Huang YC, Liu B, Liu ZQ, Huang YZ, Cheng LL, Huang YF, Zhang CB. Foliar application of the sulfhydryl compound 2,3-dimercaptosuccinic acid inhibits cadmium, lead, and arsenic accumulation in rice grains by promoting heavy metal immobilization in flag leaves. Environmental Pollution, 2021, 285: 117355. IF=9.814

[7] Bao QL, Bao WK, Li Y, Zhang SN, Lian F, Huang YZ*. Silicon combined with foliar melatonin for reducing the absorption and translocation of Cd and As by Oryza sativa L. in two contaminated soils. Journal of Environmental Management, 2021, 287: 112343. IF=8.814

[8] Ma JF, Chen YP, Wang KB, Huang YZ, Wang HJ. Re-utilization of Chinese medicinal herbal residues improved soil fertility and maintained maize yield under chemical fertilizer reduction. Chemosphere, 2021, 283, 131262. IF=8.779

[9] Jin SL, Jin W, Bai YJ, Dong CX, Jin DC, Hu ZJ, Huang YZ*. Response of rice and bacterial community to phosphorus-containing materials in soil-plant ecosystem of rare earth mining area. Journal of Hazardous Materials, 2020, 381: 121004. IF=10.588

[10] Ma JF, Chen YP, Antoniadis V, Wang KB, Huang YZ, Tian HW. Assessment of heavy metal(loid)s contamination risk and grain nutritional quality in organic waste-amended soil. Journal of Hazardous Materials, 2020, 399: 123095. IF=10.588

[11] Jin SL, Jin W, Bai YJ, Dong CX, Jin DC, Hu ZJ, Huang YZ*. Effects of rice straw and rice straw ash on rice growth and α-diversity of bacterial community in rare-earth mining soils. Scientific Reports, 2020, 10: 10331.

[12] Jin SL, Hu ZJ, Huang YZ*, Hu Y, Pan HH. Evaluation of several phosphate amendments on rare earth element concentrations in rice plant and soil solution by X-ray diffraction. Chemosphere, 2019, 236: 124322.

[13] Jin SL, Hu ZJ, Huang YZ*, Pan HH, Hu Y. Effects of rice straw, rice straw ash, and bone charcoal on uptake and accumulation of rare earth elements in rice plants. BioResources, 2018, 13(4): 8593-8613.

[14] Huang YZ*, Zhong M. Influence of elevated ozone concentration on methanotrophic bacterial communities in soil under field condition. Atmospheric Environment, 2015, 108: 59-66.

[15] 张雅睿, 黄益宗*, 徐峰, 保琼莉, 魏祥东, 铁柏清, 张盛楠, 韩廿, 黄永春. 螯合剂和有机酸对商陆修复镉砷污染农田的影响.农业环境科学学报, https://kns.cnki.net/kcms/detail//12.1347.S.20230215.1825.009.html.

[16] 张雅睿, 徐峰, 黄益宗*, 保琼莉, 魏祥东, 铁柏清, 李皓民, 孙志华, 李卓晴. 强化金银花修复镉砷复合污染土壤的螯合剂和有机酸施用效果.生态学杂志, https://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1148.Q.20230509.1045.014.html.

[17] 储玉檀，李颜，黄益宗*，保琼莉，孙红羽，黄永春. 外源褪黑素对锑胁迫下水稻幼苗生长和抗氧化系统的影响. 环境科学, 2023, 44(4): 2356-2364.

[18] 张雅睿，黄益宗*，保琼莉，魏祥东，铁柏清，张盛楠，韩廿，黄永春．不同螯合剂和有机酸对苍耳修复镉砷复合污染土壤的影响．环境科学, 2022, 43(8): 4292-4300.

[19] 李颜，黄益宗*，保琼莉，黄永春，张盛楠．外源茉莉酸对水稻幼苗根系砷积累及抗逆应答效应．环境科学, 2022, 43(9): 4831-4838.

[20] 张盛楠，黄益宗*，李颜，保琼莉，黄永春．Cd 胁迫下不同外源植物激素对水稻幼苗抗氧化系统及Cd 吸收积累的影响．环境科学, 2021, 42(4): 2040-2046.

[21] 刘书锦, 黄益宗*, 保琼莉, 黄永春, 张盛楠, 韩廿. 外源亚精胺对Cd胁迫下水稻种子萌发的影响. 环境化学, 2021, 40(5): 1387-1396.

[22] 刘书锦，黄益宗*，李颜，魏祥东，铁柏清．外源亚精胺对水稻吸收积累镉砷的影响．农业环境科学学报, 2020, 39(10): 2172-2180.

[23] 张盛楠, 黄亦玟, 陈世宝, 王萌, 黄益宗*, 韩廿. 不同外源物质对镉砷复合污染胁迫下油菜生理指标和镉砷积累的影响. 生态学杂志, 2020, 39(7): 2214-2222.

[24] 刘书锦, 黄益宗*, 保琼莉, 黄永春, 张盛楠, 韩廿,刘玉荣, 胡红青. 外源亚精胺对As⁵⁺胁迫下水稻种子萌发和As吸收积累的影响. 环境科学2020, 41(3): 1505-1512.

[25] 保琼莉, 宋正国, 唐一然, 保万魁, 黄益宗*. 镉对不同品种苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响. 生态学杂志, 2020, 39(5): 1695-1705.

[26] 王丙烁, 黄益宗*, 李娟, 龙健, 王农, 黄永春. 镉胁迫下不同改良剂对水稻种子萌发和镉吸收积累的影响. 农业环境科学学报, 2019, 38(4): 746-755.

[27] 保琼莉, 王凤花, 保万魁, 黄益宗*. 稻秸添加对两种水稻土产甲烷古菌及细菌的影响. 环境科学, 2019, 9: 1-22.

[28] 保琼莉, 黄益宗*. 湿地反硝化型甲烷厌氧氧化研究进展. 生态学杂志, 2019, 38(10): 3202-3210.

[29] 韩廿, 黄益宗*, 魏祥东, 铁柏清, 张盛楠, 王丙烁, 保琼莉, 黄永春. 螯合剂对油葵修复镉砷复合污染土壤的影响. 农业环境科学学报, 2019, 38(8):1891-1900.

[30] 王丙烁, 黄亦玟, 李娟, 龙健, 黄益宗*, 韩廿. 不同改良剂和水分管理对水稻吸收积累砷的影响. 农业环境科学学报, 2019, 38(8): 1835-1843.

[31] 王丙烁, 黄益宗*, 王农, 李娟, 龙健. 镍污染土壤修复技术研究进展. 农业环境科学学报, 2018, 37(11): 2392-2402.

[32] 蒋航, 黄益宗*, 杨秀文, 黄永春, 刘岩, 胡荣桂, 胡红青, 熊双莲, 刘仕翔, 李文华. 外源褪黑素对As³⁺胁迫下水稻种子萌发的影响. 生态毒理学报, 2018, 13(1): 900-905.

[33] 金姝兰, 胡忠俊, 邱秋萍, 黄益宗*, 胡莹, 成伟. 含磷材料对土壤溶液稀土元素含量的影响. 生态学杂志, 2018, 37(6): 1-9.

[34] 黄益宗*, 蒋航, 王农, 刘岩. 外源褪黑素对不同价态砷胁迫下水稻种子萌发和生理指标的影响. 生态学杂志, 2018, 37(6) : 1730-1737.

[35] 黄益宗*, 蒋航, 王农, 刘岩, 胡红青. 外源褪黑素对砷胁迫下水稻幼苗生长的影响-溶液培养研究. 生态学杂志, 2018, 37(6) : 1738-1743.

近年来主持的主要项目：

1. 国家重点研发计划项目，中南镉砷污染农田综合防治与修复技术示范，2017-2021年，2508万元，主持；

2. 国家重点研发计划课题，镉砷超富集植物育苗及中南污染农田植物萃取技术优化与示范，2017-2021年，446万元，主持；

3. 国家科技支撑计划项目课题，中南工矿区阻控与削减农作物吸收/累积镉砷镍的农艺关键技术研究与示范，2015-2019年，171万元，主持；

4. 国家自然科学基金地区科学基金项目，秸秆还田对土壤稀土元素生物有效性及环境效应的影响，2019-2022年，主要参加人；

5. 国家自然科学基金面上项目，基于生物配体模型(BLM)研究土壤铅锌的生物毒性及其影响因素，2014-2017年，80万元，主要参加人。

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