微生物植酸酶及其对土壤植酸的矿化作用综述

有机磷是土壤磷的主要存在形式，占比40%—90%，是作物磷营养的重要来源和储备库，亦是引起水体富营养化的潜在因子.磷作为植物生长发育的必需大量营养元素，通常以无机磷肥形式施用于土壤，易吸附于土壤表面或与钙、镁、铝、铁等金属阳离子形成难溶性络合物，导致其生物可利用性降低，其中20%—80%磷肥转化为有机磷，不易被植物吸收利用.矿化作用是在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物的总称.土壤中有机磷主要以植酸及其盐类形式存在（占比50%—70%），植酸（盐）可被专一性酶（植酸酶）矿化水解为肌醇和磷酸（盐），并释放出无机磷，以供植物的根系直接吸收和利用.前期研究发现，缺磷胁迫下微生物可大量分泌植酸酶分解植酸，释放磷酸根，促使土壤有机磷水解矿化为无机磷，提高了土壤有机磷的生物可利用率.目前关于微生物植酸酶矿化植酸的研究多集中于谷类作物和动物营养，对土壤植酸矿化与土壤有机磷利用的综述性报道较少.因此，本文主要关注微生物植酸酶对土壤植酸的矿化作用与土壤有机磷利用，重点阐述其过程、机制和效率，包括微生物植酸酶的种类来源、酶学性质、作用机理和实际应用等方面的研究进展，可为提高土壤有机磷的...     

药用植物三七对土壤中砷的吸收运转及形态转化

以栽培药用植物三七(Panax notoginseng)为主要研究对象,采用高效液相色谱-原子荧光联用(HPLC-HGAFS)技术,研究了三七产地土壤及植株样品中砷(As)含量及其赋存的化学形态,以及三七对As的吸收运转及形态转化。结果表明,无机态的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)是三七种植土壤中的主要赋存形态,且As(Ⅴ)含量远高于As(Ⅲ),约占总量的95%。三七植株中总As的分布规律表现为根条剪口主根叶茎,说明根部吸收是土壤As进入三七的主要途径;而三七植株中各形态As分布规律因植株部位的不同而存在较大差异,As(Ⅲ):叶根条剪口茎主根;As(Ⅴ):剪口根条主根叶茎;二甲基砷(MMA):根条茎剪口叶主根。降低三七种植土壤As的生物有效性,深入研究As(Ⅴ)、As(Ⅲ)和MMA在三七不同部位相互转化的调控机制是缓解三七As毒害的重要途径。     

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及其分配

厌氧微生物作用下土壤中砷的形态转化及分配比例对砷的环境行为与归趋具有重要影响。实验利用张士污灌区土壤负载低浓度砷,研究了厌氧微生物作用下砷的形态转化过程,并通过磷酸盐及盐酸提取土壤中的砷、铁和硫,探讨了砷在土壤中结合形态的变化及土壤矿物结构转化与砷环境行为的关联。实验结果表明,微生物作用下土壤负载的砷被迅速还原为As(III)并释放进入液相,培养24h后液相累积的As(T)量达到16.9μmol·L-1,其中As(III)占液相总砷含量的91%以上;48h后释放的砷被再次固持,液相残留的As(III)浓度仅为1.5μmol·L-1。尽管微生物还原作用造成土壤中铁氧化物的活化,但固相中磷酸盐提取态与盐酸提取态砷所占的比例分别从载砷量的45.3%和49.8%降低到22.0%与0.22%,而体系中硫酸盐还原产生的硫离子的量与砷的释放量保持负相关。可见微生物还原作用下砷发生了活化,释放和再固定的过程,土壤负载的砷从溶解态、吸附态及铁氧化物结合态逐渐被转化为更稳定的硫化物结合态。此研究对于预测土壤中砷的行为与归趋及污染土壤修复具有一定意义。     

环境中植酸的分布、形态及界面反应行为

肌-肌醇六磷酸(myo-inositol-1,2,3,4,5,6-hexakisphosphate,IHP,myo-IP6)简称植酸(Phytic acid或phytate),是大多数土壤中最为丰富的有机磷,它在环境中的界面反应影响着磷素的迁移、循环、转化、生物有效性以及环境效应.本文简要总结了环境中植酸的分布与形态,并综述了其界面反应,包括铁铝氧化物、粘土矿物、碳酸钙等对植酸的吸附解吸,多价阳离子与植酸的络合反应以及沉淀作用.土壤矿物对植酸的吸附影响其转化和生物有效性,矿物对植酸磷的吸附量一般远高于正磷酸盐.其中,弱晶质铁铝(氢)氧化物对植酸的吸附能力一般较晶形铁铝(氢)氧化物大很多.同时,分析了矿物类型、介质pH、温度、共存离子等环境条件对植酸界面反应的影响,植酸吸附对矿物表面电荷性质、颗粒大小和分散稳定性等的作用,以及植酸在金属污染土壤修复中的应用前景.最后讨论了环境中植酸的主要研究热点和方向.     

赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响.结果表明,培养3个月后,添加5%赤泥促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和残渣态的转化;添加5%骨炭促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和非专性吸附态的转化.培养3个月后,土壤中生物可给性As含量随着赤泥和骨炭用量的增加而显著增加.当赤泥和骨炭用量为5%时,土壤中生物可给性As含量分别比对照提高6.25倍和12.31倍.添加赤泥和骨炭增强了土壤中As的移动性,提高了As对人体的健康风险.     

水稻不同生育期土壤砷形态分布特征及其生物有效性研究

采用田间原位试验和Tessier连续提取方法,在水稻（Oryza sativa L.）不同生育期研究了重金属复合污染高、中、低3个水平下的土壤砷的形态分布特征及其生物有效性。结果表明：在水稻不同生育期中,土壤各种形态的砷质量分数均表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤;土壤中砷在水稻整个生育期均以残留态为主,占90%以上,交换态砷所占比例最低,不到0.5%;不同形态砷之间大都显著正相关,但是两种有效性较高的砷形态（交换态和碳酸盐结合态）与有机态砷之间的相关性较差;土壤砷的生物有效性表现为高污染水平土壤〉中等污染水平土壤〉低污染水平土壤,且随着水稻生育期的延长,土壤砷的生物有效性逐渐升高。     

乌梁素海水体砷存在形态模拟及影响因素分析

为阐明湖泊水体中砷(As)的存在形态及水环境条件对重金属形态变化的影响规律,对湖泊重金属污染修复治理方面提供科学依据,采集乌梁素海水样,对湖水中As含量与存在形态进行分析,在考虑As污染程度的基础上,利用PHREEQC研究湖泊水体中As的存在形态,并分析温度、酸碱度及氧化还原条件对As存在形态的影响。结果表明,水样中As含量范围在2.27~11.98μg·L-1之间,平均含量为6.67μg·L-1(n=15,std=3.41),其所有监测点的含量都未超出地表水标准和国家渔业用水标准.水体中As的主要存在形态为五价态的HAs O42-;N13采样点As的主要存在形态较为特殊,主要为三价态H3As O3,含量达到97.59%。温度对As各种存在形态最终分布无大影响。As存在形态受p H影响较大,水体p H较低时(p H=6~7.5),As主要以配合反应为主;随着p H的升高(p H=7.5~11),As逐渐发生水解反应。水体的氧化还原性对As影响较明显,当水体处于还原状态时,As主要以H3As O3和H2As O3-占主导地位;处于氧化性状态时,HAs O42-和H2As O4-占主导地位。因此对于寒旱区湖泊,应对冰封期湖泊环境与水体砷含量予以重视。     

长期不同施肥下灰漠土有机磷组分的变化

土壤有机磷是土壤磷素的重要供应源,也是植物吸收磷素的重要来源。对灰漠土16年长期不同施肥条件下,土壤有机磷的四种形态(活性有机磷、中活性有机磷、中稳性有机磷和高稳性有机磷)进行了测定。结果表明,不施磷肥处理(CK、N)土壤有机磷组分有下降趋势,施磷肥处理(NP、NPK和NPKM)可以提高有机磷各组分的含量,但是只有氮磷钾配合有机肥施用效果显著,有机磷总量和中活性有机磷提高了60%左右。不同施磷下灰漠土有机磷组分均以中活性有机磷为主,其占有机磷的比例为80%～90%;四种有机磷含量次序为中活性有机磷>中稳性有机磷>活性有机磷>高稳性有机磷。土壤有机磷组分中,活性和中活性有机磷含量与速效磷的相关性达极显著水平(相关系数分别为0.9403**,0.9894**;n=5),说明土壤活性有机磷和中活性有机磷有效性相对较高,是植物有效磷的主要形态。     

改良剂对土壤As钝化作用及生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂、磷酸二氢钙和堆肥)对土壤As化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥和磷酸二氢钙处理外,其他3种改良剂均显著地提高土壤的p H值.BCR分级提取表明,土壤As主要以残渣态形式存在.添加磷酸二氢钙显著地提高了土壤As的移动性,而添加硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥却显著地降低了土壤As的移动性.培养1个月后,添加硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂导致土壤酸可提取态As含量分别比对照处理降低86.65%、76.88%和34.19%.添加不同的改良剂对土壤As的生物可给性也有影响,除磷酸二氢钙处理外,硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥均显著性地降低了土壤As的生物可给性,其中硫酸亚铁处理对As的固定效果最好.培养2个月后,添加硫酸亚铁处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照降低90.76%,而添加磷酸二氢钙处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照提高1.81倍.硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂可作为钝化As污染土壤的潜力材料.     

水体、土壤和沉积物中铊的化学形态研究进展

铊(TI)是一个典型性的毒害重金属元素,在环境中的迁移转化行为、富集机制、毒性和生物效应与其赋存化学形态密切相关.本文对水体、土壤和沉积物中Tl化学形态分布、演化特征和化学形态分析方法作了系统总结和评述,并对Tl化学形态分析存在问题及未来发展趋势进行了展望.     

辽河辽宁段干流表层沉积物中磷的含量及赋存形态研究

辽河是中国第七大河流,是中国北方重要的重工业和农业基地,分析其沉积物中磷的含量和赋存形态可以为研究辽河水环境质量和渤海赤潮污染提供基础。以辽河辽宁段干流表层沉积物为研究对象,在辽河辽宁段干流设置了24个监测断面,于2018年对沉积物样品进行了采集,并分析了其总磷(TP)、有机磷(OP)、可交换态磷(Ex-P)、铁铝结合态磷(FeAlP)、钙结合态磷(Ca-P)和残留无机态磷(Re-P)的含量,对沉积物中磷的含量、不同赋存形态的比例以及不同环境因子对磷的影响进行了研究分析。结果表明,表层沉积物中总磷的含量为29.513—100.903 mg·kg~(-1),平均含量为55.070 mg·kg~(-1),与其他部分河流相比较,其总磷的含量较低。表层沉积物中各种磷按照平均含量排序为:可交换态磷(Ex-P)残留态磷(Re-P)有机磷(OP)铁铝结合态磷(Fe Al-P)钙结合态磷(Ca-P),其平均含量分别为3.413、5.030、6.409、16.407和23.812 mg·kg~(-1)。沉积物中无机磷(IP)受到pH的显著影响,而有机磷(OP)与水体中磷浓度密切相关。Ex-P和FeAl-P总计占沉积物中TP的33.83%,当水环境条件发生变化时,沉积物中的磷可能会向水体中释放,对加剧水体中磷污染具有一定的潜在风险。     

广州流花湖底泥磷的垂直变化特征

广州流花湖是典型的城市景观浅水湖泊。应用经改进的Psenner连续提取法,分析了广州市流花湖底泥中各形态磷的垂直分布。结果表明,不同采样点底泥的理化性质和磷的形态垂直变化存在较大的差异;不同形态磷的质量分数由小到大的顺序是NaOH-P,Org-P,HCl-P,BD-P,NH4Cl-P,其中NaOH-P和Org-P是底泥磷的主要赋存形态,分别占底泥总磷质量的47.28%和24.23%,说明了流花湖底泥人为污染较严重;底泥生物可利用磷的质量分数在0.50～1.45 mg.g-1,平均质量分数为0.93 mg.g-1,约占总磷的58.57%,表明流花湖底泥的磷具有较好的生物可利用性,将为水体藻类大量繁殖提供潜在的有利条件。流花湖底泥中有机磷、金属结合态磷和生物可利用磷垂直方向上的分布变化规律较复杂。     

几种改良剂对矿区土壤中As化学形态和生物可给性的影响

通过室内土培实验,分析添加赤泥、沸石、油菜秸秆、磷矿粉和生物炭等5种改良剂对矿区土壤As的化学形态和生物可给性的影响.结果表明,土壤As主要以残渣态为主.改良剂对As化学形态的影响随着培养时间的不同而不同.培养30 d后,5%赤泥和5%沸石处理分别导致土壤中酸可提取态As的含量比对照处理降低12.0%和5.1%.培养30 d和60 d,5%的油菜秸秆、5%的磷矿粉和5%的生物炭处理均显著提高了土壤中酸可提取态As的含量,增强了土壤中As的移动性.5种改良剂对土壤As的生物可给性也有影响.培养30 d和60 d后,5%的赤泥处理显著降低了As的生物可给性,5%的油菜秸秆、5%的磷矿粉和5%的生物炭处理均显著提高了As的生物可给性.培养30 d后,5%的沸石处理导致土壤生物可给性As的含量比对照降低7.5%;培养60 d后,5%的沸石处理对As的生物可给性没有影响.研究表明,赤泥和沸石是修复As污染土壤的潜力改良剂.     

锑矿土壤中As和Sb的分布、形态及生物可利用性

采用微波消解-氢化物发生-原子荧光光谱法测定了晴隆锑矿区土壤中总砷和总锑,利用Tessier连续提取法分析土壤中不同形态砷和锑.结果表明,各采样点土壤As、Sb含量分别为17.98—127.85 mg·kg-1、171.93—601.59 mg·kg-1,远高于贵州省背景值;土壤中砷和锑的存在形态均以残渣态为主,其次是有机结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,可交换态很少;土壤中生物可利用态锑占总和0.33%—1.72%,其含量为0.60—3.91 mg·kg-1,而土壤中生物可利用态砷占总和0.09%—0.57%,其含量为0.15—0.48 mg·kg-1.     

微生物砷代谢机制的研究进展（Progress in Study of Mechanisms of Microbial Arsenic Transformation in Environment）

环境砷污染是一个全球性问题.研究砷的生物地球化学循环可以明确环境中砷的来源及其转化特征,为探索砷污染治理的方法提供参考.越来越多的研究表明,自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用.根据微生物对砷的代谢机制不同将其分为:砷氧化微生物、砷还原微生物和砷甲基化微生物.砷氧化微生物可以将环境中的As(Ⅲ)氧化为毒性较弱并且容易被铁铝矿物吸附固定的As(Ⅴ),因此对降低环境中的砷毒性具有重要作用;微生物对砷的甲基化作用的产物通常为毒性较低的有机砷,因此也被认为是理想的修复环境砷污染的生物手段之一;然而在还原环境中,砷还原微生物却可以将游离态和结合态的As(Ⅴ)还原为毒性更强的As(Ⅲ),从而加重环境中的砷污染状况.由此可见,明确微生物的砷代谢机制及其对砷污染环境中砷迁移转化的影响,是实现生物修复砷污染环境的必要前提.论文总结了近年来国内外微生物砷代谢机制的研究进展,以期为深入研究微生物代谢砷的机理及其在砷污染治理中的应用提供参考.     

富硅或富磷育秧降低水稻砷含量的效果及其分子机制

砷(As)主要通过硅和磷通道进入水稻根系,合理的硅和磷施用方式可有效调控水稻对As的吸收转运。研究通过在水稻育秧阶段进行硅或磷富集,探讨富硅或富磷秧苗移栽至As污染土壤后对糙米As含量的影响及分子机制。试验结果表明,富硅或富磷育秧在不影响生长的前提下,可使秧苗的硅或磷整株吸收量分别增至对照的19.6和2.3倍。与常规育秧相比,富硅育秧处理糙米中总砷、三价砷、五价砷以及二甲基砷含量分别降低31.1%、32.1%、58.3%、33.5%。富磷育秧对糙米总砷含量没有显著影响,但使糙米五价砷含量降低59.2%。富硅或富磷育秧可显著增加As在水稻根系中的滞留且不同程度影响As在水稻各部位之间的转移系数。根系As转运基因相对表达量的分析结果表明,与对照相比,富硅育秧对OsLsi1的相对表达量没有显著影响,使OsLsi2的相对表达量下调26%,OsABCC1的相对表达量上调203%;富磷育秧对OsPT1的相对表达量没有显著影响,使OsPT4以及OsPT8的相对表达量分别下降51%和71%,OsABCC1的相对表达量上调22%。综上,富硅或富磷育秧可通过调控水稻根系As相关转运基因的表达来影响水稻对A...     

天然有机质-金属离子/氧化物-磷复合物的研究进展

天然有机质-金属离子/氧化物-磷(NOM-Metal-P)复合物作为一种广泛存在于天然水体和土壤环境中的磷素形态,其环境行为对磷素在环境中迁移转化过程发挥着重要作用。鉴于此,在综述NOM-Metal-P复合物的结合方式、测定方法、分子质量大小、生物有效性和稳定性影响因素等相关研究进展的基础上,对NOM-Metal-P复合物研究做出展望。已有研究表明,NOM-Metal-P复合物形态磷可占土壤溶液或天然水体中磷总量的50%,有时甚至达80%;NOM-Metal-P复合物的结合方式主要为NOM和P以Metal作为键桥结合形成;目前多采用截留分子质量为500或1 000 Da的滤膜来分离游离磷酸盐和复合物形态磷;复合物形态磷能抑制磷的固定,增强磷在环境中的迁移能力,其作为磷肥的生物利用效率大于单一磷酸盐磷肥;复合物形态磷的稳定性受紫外光照、pH和共存离子等因素的影响。     

红枫湖生物地球化学过程中Zn的赋存形态及季节性变化特征

通过对贵阳市红枫湖中溶解态锌、颗粒态锌及颗粒态锌中不同结合形态的研究,探讨了红枫湖生物地球化学过程中锌的主要赋存形态与季节性变化规律.结果发现,红枫湖总锌的质量浓度为0.72μg·L-1～13.04 μg·L-1,污染较轻.红枫湖南湖总锌全年均高于北湖,主要是位于南部的羊吕河输入所致.红枫湖水体中锌的主要赋存形式是溶解态锌(占总锌的70%);颗粒态中AEC(吸附态-可交换态-碳酸盐结合态)结合态锌是最主要的赋存形式(占颗粒态锌的72%).溶解态锌含量夏季低而冬季高,_主要是因为复季生物吸收与吸附、以及冬季沉积物孔隙水向上覆水体的释放.颗粒物中有机结合态锌的变化主要受湖泊藻类繁殖的影响.     

改性生物炭对菜地土壤磷素形态转化的影响

生物炭是一种含碳量高且更为稳定的有机碳,能够显著影响土壤物理、化学及生物学性质。以华南地区主要的菜地土壤为研究对象,研究新型生物炭对土壤磷素形态转化及有效性的影响,结果表明,施用生物炭可以提高树脂磷(Resin-Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3-Pi)、NaOH提取态无机磷(NaOH-Pi)含量,生物炭施入土壤后能明显提高土壤的有效磷含量,但并未显著提高稀盐酸提取态无机磷(D·HCl-Pi)和浓盐酸提取态无机磷(C·HCl-Pi)的含量;施用生物炭增加了NaHCO3提取态有机磷(NaHCO3-Po)的含量,降低了NaOH提取态有机磷(NaOH-Po)的含量,提高了残渣磷(Residual-Pt)含量,并未改变浓盐酸提取态有机磷(C·HCl-Po)的含量。土壤速效磷与Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po、NaOH-Pi、D.HCl-Pi、Residual-Pt呈显著相关,并与NaHCO3-Pi的相关性最强,相关系数达到0.980 5;Resin-Pi与NaHCO3-Pi、D.HCl-Pi呈极显著相关;NaHCO3-Pi与NaOH-Pi、D.HCl-Pi、Residual-Pt呈显著相关,并与D.HCl-Pi的相关性最强,相关系数达到0.816 6。表明在施用生物炭的条件下,不同形态的磷可以通过矿化等形式转化为有效性较高的磷形态。     

砷和磷在不同污染类型土壤中的竞争吸附动力学

采用吸附实验研究了化工污染土壤(HG)、钢铁冶炼污染土壤(GT)和未受污染的农田土壤(CK)中的砷和磷吸附及竞争吸附特征,以期解释不同污染土壤此种吸附的动力学差异,为应用超富集植物修复场地污染土壤时合理施用磷肥提供理论依据。结果表明,在HG、GT和CK土壤中砷和磷的吸附特征有所差异,砷的最大吸附量分别为95.1、100、95.9 mg·kg-1,磷的最大吸附量分别为148、103、100 mg·kg-1。磷的存在能明显抑制土壤对砷的吸附,HG、GT、CK土壤在添加磷后,对砷的吸附量降低幅度分别为45.6%、57.3%、69.6%。而砷的存在对磷的吸附的影响不大,HG、GT、CK土壤在添加砷后,对磷的吸附量降低幅度分别为7.43%、6.41%、16.0%。3种土壤中铁、铝和磷的含量不同造成了砷、磷吸附和竞争吸附的差异,并且污染土壤上砷的配位体交换作用更容易受到磷的抑制。