狮子山矿区不同土地利用类型对土壤微生物群落多样性的影响

土壤微生物在生态系统功能中起着至关重要的作用,土壤微生物群落结构可由与采矿活动相关的矿山不同功能区域来反馈土壤中重金属污染现状.为研究铜陵狮子山矿区重金属污染对微生物群落结构的胁迫影响,在中国安徽狮子山矿区收集了4种不同土地利用类型(菜园、尾矿库、堆矿区和选矿区)的土壤.通过测量这4种不同土地利用类型的土壤理化性质和重金属含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对本地土壤微生物群落丰度以及结构多样性进行了分析.结果表明,各区域理化性质差异显著,内梅罗综合污染指数依次为堆矿区(7. 28)选矿区(6. 99)尾矿库(6. 55)菜园(5. 92).微生物群落丰度及结构多样性分布表现为尾矿库选矿区菜园堆矿区.此外,PCo A、CCA和相关性分析表明,土地利用类型、土壤pH和重金属含量等相关参数对微生物群落有显著影响.优势土壤微生物群落在门(0. 01)水平上分别为Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria和Actinobacteria,在纲水平上分别为β-Proteobacteria、α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,在属水平上分别为Flavobacterium、Kaistobacter和Ramlibacter.并得到对重金属较为耐受的菌群如Proteobacteria、Firmicutes、β-Proteobacteria和Kaistobacter等.这些结果加深了对重金属污染矿区土壤中微生物变化和聚集模式的认识,可为重金属矿区的生物修复提供菌种和理论依据.     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

酸性矿山废水对沉积物真核微生物群落的影响

对受酸性矿山废水污染的橫石河上游到下游水体和沉积物中理化参数以及沉积物中真核微生物的多样性进行系统调查,使用斯皮尔曼相关性分析和典范对应分析（CCA）甄别真核微生物群落的主要环境胁迫因子.结果表明：橫石河中真核微生物优势种群为真菌门（Fungi）（4.51%~86.69%）、绿藻门（Chlorophyta）（0.61%~77.36%）和纤毛虫门（Ciliophora）（0.81%~34.91%）.沉积物中真核微生物群落Alpha多样性随酸性矿山废水污染梯度降低而逐渐升高.与原核微生物群落不同,酸性矿山废水环境沉积物中真核微生物群落结构的变化主要受硫酸根和电导率的影响.     

重金属污染对不同生境中微生物群落结构的影响

重金属污染严重危害了生态系统中微生物群落的多样性和组成结构,然而目前关于重金属污染对“地表水-沉积物-地下水”这3种生境中微生物群落结构的影响差异知之甚少.以唐河污水库地表水、沉积物和地下水为研究对象,基于16S rRNA高通量测序技术分析对比不同生境下微生物群落多样性和组成差异,揭示了3种栖息地中微生物群落结构的主要驱动因素.结果表明,不同生境中微生物群落的多样性具有显著差异,地下水微生物α多样性显著高于沉积物微生物和地表水微生物;不同生境中的微生物物种组成也具有显著差异,地表水中Pedobacter、Hydrogenophaga、Flavobacterium和Algoriphagus丰度较高,沉积物中Ornatilinea、Longilinea、Thermomarinilinea和Bellilinea等重金属耐受菌占据主要优势,而Arthrobacter、Gallionella和Thiothrix是地下水中的标志性物种;理化因素和重金属变量共同驱动了3种生境中微生物的群落结构变化,pH、 NO^-₃-N和Li是影响地表水微生物群落结构的主要...     

中条山十八河铜尾矿库微生物群落组成与环境适应性

为了揭示尾矿区重金属污染与微生物群落组成和多样性的关系,本文选择中条山十八河铜尾矿库的水体、底泥以及矿砂为研究对象,比较分析不同生境中微生物群落组成的差异,及其与环境因子的相关性.结果表明,矿砂中微生物群落的丰富度和多样性最大,而水体中微生物群落的丰富度和多样性最小;在门和目水平上均表现出水体与底泥中微生物群落组成相似,而与矿砂的差异较大;8个优势科中只有鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)细菌的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)含量存在显著的正相关关系,而其余7个优势科:柄杆菌科(Caulobacteraceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)、类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)、微杆菌科(Microbacteriaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)和类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)细菌的相对丰度与重金属含量存在显著的负相关关系,表明多数细菌都会受到重金属的抑制,而鞘脂单胞菌科细菌对重金属有较高的耐受性,因此具有修复重金属污染的潜力.     

株洲清水塘工业区周边土壤微生物群落特征

基于Illumina高通量测序技术分析了株洲清水塘工业区周边土壤的微生物群落特征,研究重金属污染对土壤微生物群落的影响.结果表明,土壤微生物群落的相对丰度和多样性变化趋势一致,均随着重金属污染程度增加而减小;稻田土壤平均相对丰度最高的门是变形菌门(49. 56%),其次为绿弯菌门(13. 07%)和酸杆菌门(8. 77%);较高重金属污染程度下伴随着更高丰度的变形菌门、绿弯菌门与更低丰度的硝化螺旋菌门、酸杆菌门; 4组样品的微生物群落结构相似性较高,OTU重叠度达52. 64%,丰度较高的OTU其微生物群落更趋向于相似;结合Spearman相关性分析,Cr与变形菌门显著负相关,与绿弯菌门显著正相关,Cd、Cu、Pb和Zn与硝化螺旋菌门显著负相关.以上结果表明,重金属污染是影响清水塘工业区周边土壤微生物群落结构的重要因素.     

土地整治对工业区周边土壤微生物多样性和群落结构影响分析

为探究土地整治对重金属污染环境下土壤理化性质及其中微生物的影响,本文基于Illumina高通量测序技术,对比分析了工业区周边土地整治区内外的土壤微生物群落结构和多样性.结果表明:①从土壤性质来看,土地整治区重金属污染状况和土壤质量均优于非整治区.②从土壤微生物群落结构来看,水田土壤微生物群落主要的菌门为变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,而土地整治可能降低了变形菌门相对丰度,提高了绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度,同时在属水平上也提高了鞘脂单胞菌属、地杆菌属的相对丰度.③从土壤微生物多样性来看,土地整治区中土壤微生物多样性和功能性明显得到改善,但随着重金属污染程度的升高,改善效果逐渐减弱.④Spearman相关性分析表明,Cd、Hg、Pb、pH、AP是影响微生物群落的主要环境因子,而硫杆菌属、芽孢杆菌属、鞘脂单胞菌属与多种重金属元素表现出显著的正相关关系.本研究证实了土地整治有助于改善土壤微生物多样性和功能性,并提升土壤质量.     

铜陵相思河流域重金属分布特征研究

以安徽铜陵相思河流域为例,研究金属矿山开采活动区重金属的分布特征.在该流域分别采集了采矿废石、土壤、水系沉积物及地表水样品,测试了其中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg的含量,实验并计算了采矿废石产生矿山酸性排水的可能性,采用改进的Fǒrtsner 5步逐级提取法分析了采矿废石中Pb和Cr的赋存形态,进而总结了各类样品中重金属元素的分布特征,探讨了矿山开采活动区重金属的生态危害.研究表明,铜陵相思河流域上游凤凰山铜矿的采矿废石较少或不产生矿山酸性排水,而中游新桥硫铁矿的采矿废石会产生矿山酸性排水,缘于前者富含重金属元素的硫化物矿物含量较低而CaO含量较高.采矿废石中重金属元素含量一般较高,且其中还原态含量与之呈正相关关系,表明采矿废石中的重金属元素极易溶解于矿山酸性排水中而迁移至矿山周围环境.相思河流域土壤、水系沉积物和水体中的重金属分布具有明显的规律性,上游地区重金属元素含量较低,没有超过相应的国家污染标准和元素背景值,而中游地区重金属元素含量均较高,有明显的重金属污染,反映中游地区新桥硫铁矿的采矿活动对采矿区周边环境有一定的生态危害,矿山企业应重视采矿废石的排放及酸性矿山排水的处置.     

长期复合重金属污染对土壤解磷微生物的影响

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phoD基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,随重金属浓度增加,解磷微生物相对丰度逐渐降低,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是重金属复合污染土壤中的解磷微生物的优势菌门.重金属是与解磷微生物群落最显著相关的因素,重金属As、Pb、Zn对解磷微生物影响较大,Nitrospirae、Acidobacteria、Gemmatimonadete、Proteobacteria更易受到重金属的影响发生群落结构改变,其中Nitrospirae对Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd多种重金属表现出敏感性.有效磷浓度与解有机磷微生物多样性呈显著正相关关系(P<0.05),碱性磷酸酶活性与解无机磷微生物多样性显著负相关,而土壤有机质、总氮、pH值对重金属污染土壤中解磷微生物多样性无显著影响.研究结果为进一步探索长期重金属污染压力下解磷微生物的生态适应机制提供参考.     

海水养殖尾水直排对河道沉积物细菌群落的影响

海水养殖活动对周边水域沉积物生态环境的影响日益受到关注,微生物群落是反映环境质量变化的一个重要指标.本研究采集了养殖区进出水河道4个位点(1个进水渠位点、出水口和2个出水渠位点)的沉积物,通过Illumina MiSeq测序技术测定细菌16S rRNA基因,利用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)技术对沉积物中的微生物群落进行半定量分析,研究海水养殖尾水直接排放对河道沉积物细菌群落结构的影响.结果表明,4个位点中变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌类型,主要包括γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria)和α-变形菌纲(α-Proteobacteria).受养殖尾水排放影响,沉积物微生物生物量明显升高,放线菌门相对丰度降低而拟杆菌门相对丰度升高,氨氧化微生物相对丰度降低.非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)分析表明大部分沉积物细菌群落按位点聚类.多样性分析表明,未受养殖尾水影响的沉积物细菌群落多样性高于受养殖尾水影响的位点.冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明氨氮与底泥沉积物细菌群落结构的相关性最大,对细菌群落的影响最明显.综上,养殖废水直排明显改变了养殖场河道沉积物物理化学性质和细菌群落结构,说明养殖废水的长期直排已严重污染河道环境,并可能会进一步对近海生态环境造成威胁.     

安徽铜陵矿区不同功能区域土壤中重金属对微生物及酶活性的影响

为揭示土壤微生物及酶活性与重金属污染的内在关系,并建立土壤重金属污染水平的酶活性及生物学参数表征体系,以安徽铜陵狮子山矿区周边土壤为研究对象,测定矿区内不同功能区域（采矿区、选矿区、堆矿区、尾矿库以及菜园）土壤中w（Cu）、w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）和基础呼吸、微生物量碳含量、代谢熵等理化性质以及6种土壤酶（脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶）的活性.结果表明,所选矿区不同功能区域的内梅罗综合污染指数（P_N）依次为堆矿区（10.77）>采矿区（4.38）>选矿区（4.06）>尾矿库（2.55）>菜园（1.35）;4种重金属（Cu、Zn、Cd和Pb）的单因子指数（P_i）依次为Cd > Cu > Zn > Pb.不同功能区域内6种土壤酶活性之间有显著差异并呈不同程度变化,且均以菜园土壤酶活性为最大,其中,过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性均可以有效地表征w（Cu）、w（Zn）、w（Cd）和w（Pb）的水平.与基础呼吸或者微生物量碳含量指标相比,代谢熵能更好地表征土壤环境污染状况.研究显示,土壤酶活性、代谢熵与Cu、Zn、Cd、Pb这4种重金属含量均呈极显著相关,因此可通过测定土壤酶活性和代谢熵等生物学参数为矿区土壤环境质量评价及生态修复提供参考依据.      

北京市密云水库上游金铁矿区土壤重金属污染特征及对比研究

不同金属矿山选冶活动造成的矿区及周边土壤中重金属的分布累积特征不同.为了解密云水库上游金矿和铁矿矿区土壤中重金属地球化学特征的异同及污染状况,对区域内典型的金矿和铁矿矿区进行土壤样品采集,应用地球化学方法研究了2种土壤中重金属的污染特征,并应用地累积指数法评价了其污染状况.结果表明,2种土壤中除As外的其它重金属含量明显高于北京市土壤重金属背景值,金矿矿区土壤重金属含量普遍高于铁矿矿区.相关性分析表明,金矿矿区土壤中Cu含量与Pb、Zn(p<0.01)及Cr、有机质(OM)含量(p<0.05)之间显著相关,pH值与Pb含量(p<0.01)及Hg含量(p<0.05)呈显著负相关,而铁矿矿区土壤中重金属含量之间的相关性不显著.金矿尾砂中重金属含量明显高于铁矿尾砂,与矿区土壤污染状况一致.地累积指数法评价结果显示,金铁矿区土壤中重金属的污染程度均已十分严重,金矿矿区土壤污染程度高于铁矿,金矿矿区土壤重金属的污染程度由高到低依次为:Pb>Hg>Cd>Cr>Cu>Zn>Co>As;铁矿矿区土壤重金属的污染程度由高到低依次为:Pb>Cd>Cr>Co>Cu>Zn>Hg>As.该研究数据可为同一区域内不同金属矿区重金属污染的有效监控与治理提供科学依据.     

煤矿周围土壤中铜、锌污染状况及特征分析

以陕西省神木县西沟乡六道沟流域作为研究区域,对六道沟煤矿周围的土壤中的铜、锌的含量进行了研究,着重分析了煤矿开采是否对周围土壤造成重金属污染以及重金属在煤矿周围土壤中的分布特征。结果表明该区域仅有部分土壤遭受铜、锌的轻度污染,即煤矿开采会对周围土壤造成不同程度的污染,且铜、锌含量随着距煤矿距离的增大而递减,并随采样深度增加而递减。     

Effect of combined pollution by heavy metals on soil enzymatic activities in areas polluted by tailings from Pb-Zn-Ag mine

Some enzymatic activities were determined in the areas polluted by tailings from Tiantai Pb-Zn-Ag Mine in Zhejiang Province of China. The results indicated the soil enzymatic activities decreased significantly with increase of concentrations of heavy metals or the distance away from mining tailing center, especially dehydrogenase and urease activities. Multivariate regression analysis between heavy metal contents and soil enzymatic activities indicated that single dehydrogenase activity was very significantly correlated to combined effect of soil heavy metals in mine area. Moreover, single urease, protease and acid phosphatase activities were significantly related to the combined effect of heavy metals. The results suggest it is feasible to use soil enzymatic activities to indicate the pollution situation by combined heavy metals in the soil of mine area.     

秦岭安河矿区地表水、沉积物重金属污染研究

以秦岭安河铅锌矿开采区和选矿区为研究范围,通过现场调查和系统采集地表水、沉积物样品,借助原子吸收分光光度计测试样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 5种重金属全量,并对不同重金属的形态含量进行了测定,综合分析了各类重金属在地表水、沉积物中的富集迁移规律,实现了重金属污染程度的综合评价。结果表明:矿区沟道地表水、沉积物已受到严重的重金属污染,重金属元素自上游到下游呈累积现象。下游地表水重金属含量超出农田灌溉用水水质要求。中游、下游沉积物重金属污染指数达到Ⅲ级污染,主要污染物为Pb、Zn。沉积物中重金属的有效态所占比例较高,对周围环境直接威胁大,显示出外源重金属直接注入的特征。     

粤北某铀矿周边地表水放射性与重金属污染状况研究

以粤北某铀矿周边地表水为研究对象,用ICP-MS对21个样本进行放射性和重金属元素分析,采用内梅罗法对水质进行评价,为矿区地表水污染现状提供科学数据支持。结果表明:1)矿区周边地表水超标元素为U、TI、Pb、As,其中U含量为4.194~114.7μg/L,最高超标1倍多。2)铀矿开采的污染来源主要有矿井水、碎矿废水、废石堆放场产生的废水,此外农田、养殖场废水也不容忽视。3)该铀矿周边地表水污染状况整体良好,Ⅱ号水体较Ⅰ号水体污染状况严重,其中20号采样点评价等级较低。     

金属硫化物矿山环境地球化学研究述评

矿业活动对矿山地球化学环境及周围的生态系统带来了巨大的环境影响。金属硫化物矿山开采过程中释放出大量的酸性废水,浸滤出大量的重金属离子,它们和固体废弃物已成为金属矿山采选业的三大环境公害和重要的环境污染源。文章述评了这三种污染源的环境地球化学效应,提出需要进一步加强矿山环境的矿物转化过程中环境地球化学信息的提取和识别,揭示复杂条件下酸性矿山废水中金属的形态、转化过程及其生态效应,建立相应地球化学演化模型,为矿山环境治理提供理论依据。     

贵州省几个典型金属矿区周围河水的重金属分布特征

为了解矿山的开采、冶炼对周围水环境的影响,对贵州省杉树林铅锌矿、榨子厂铅锌矿、赫章县后河土法炼锌区、万山汞矿周围水体的重金属(Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Se、Cd、Pb)含量进行了测定。结果显示水流对矿区尾渣堆的冲刷可以导致河水中悬浮颗粒物迁移很远,溶解态重金属含量主要受到悬浮颗粒物释放的影响。颗粒物少的河水溶解态重金属含量低,如榨子厂和万山;颗粒物多的河水则溶解态重金属含量高,如杉树林和赫章后河。     

矿山不同片区土壤中Zn、Pb、Cd、Cu和As的污染特征

根据某典型有色金属矿山生产过程的污染状况,将受污染的矿区土壤分为尾矿污染区、坑道废水污染区、污风降尘污染区和精矿运输污染区4种类型.选择该矿区受污染土壤样本28个,用等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等方法分析了土壤重金属含量和形态特征.结果表明,该矿区土壤重金属Zn、Pb、Cd、Cu和As污染较为严重,土壤Zn、Pb、Cd、Cu和As平均含量分别达508.6mg·kg^-1、384.8mg·kg^-1、7.53mg·kg^-1、356mg·kg^-1 和44.6mg·kg^-1.不同片区间存在明显差别,污染强度以尾矿污染区最高,内梅罗综合指数为173,其次是精矿运输污染区和坑道废水污染区,污风降尘污染区污染较轻;各片区土壤的重金属元素以残余态为主,有机结合态比例最小,不同元素之间、不同片区土壤之间各形态所占比例差别不大.