铁矿区重金属污染对土壤微生物代谢活性的影响

以北京市密云水库上游某铁矿区为研究对象,利用比色法、微量热法对铁矿区内各采样点土壤酶活性及其微量热代谢活性指标进行分析,以探究不同区位重金属污染下土壤微生物代谢活性的变化. 结果表明:各采样点土壤中w(Cu)、w(Cd)、w(Zn)、w(Cr)均超过北京市土壤相应背景值. 在重金属污染程度较低的S6、S7、S8采样点,土壤脲酶、FDA酶(荧光素二乙酸脂酶)活性均较高,分别为0.64、1.22、0.64 mg/g和1.25、2.84、1.45 μg/g. 微量热代谢活性指标中,k (生长速率常数)在污染程度较低处的值均较高,而重度污染区域的S1、S4采样点的k为0. 相关性分析显示,k是反映微量热中代谢热活性的最具代表性指标. RDA(冗余度分析)结果显示,w(Cd)、w(TN)、w(AP)、w(TOC)、内梅罗污染指数及w(Cu)是影响k、P_m(最大热输出功率)的主要因素. Cd、Cu污染抑制了土壤微生物的代谢活性,不同代谢活性指标对重金属的敏感程度表现为k最强,P_m、脲酶活性、FDA酶活性次之.      

渤海中部底质沉积物重金属环境质量

对渤海中部底质沉积物中的重金属元素Cu、Pb、Zn、Cr、V、Ni的含量和空间分布进行了分析,与国内外其他海域进行了对比,探讨了重金属来源,并对沉积物中重金属进行了环境质量评价.研究发现,该区重金属元素Cu、Pb、Zn、Cr、V、Ni的平均含量分别为22.50, 24.26, 64.27, 59.66, 67.91, 30.57mg/g,重金属在海河口附近、渤海湾中部、渤海中部泥质区及辽东半岛沿岸的含量较高,而在研究区东部的渤中浅滩和渤海湾北部的含量较低.与国内外其他海域相比,研究区的重金属含量处于中等水平.重金属以自然来源为主,同时受到人类活动的显著影响.采用地质累积指数法和生态危害评价法对研究区底质沉积物的环境质量评价表明:渤海湾北部和研究区东部的渤中浅滩污染程度较轻或者无污染;辽东半岛沿岸为轻度污染;海河口及天津沿岸、渤海湾中部、研究区中部泥质区为中度污染.污染元素主要是Pb,其次为Cr、Zn和V,而Cu和Ni的污染程度较低.     

渤海湾天津段表层沉积物重金属分布特征及其来源解析

年8月对渤海湾天津段沉积物进行采样分析,结果表明,渤海湾天津段表层沉积物中常量重金属质量分数为w(Fe)>w(Al)>w(Mn),微量重金属质量分数为w(Cr)>w(Zn)>w(Cu)>w(Pb)>w(Cd). 空间分布上,5种微量重金属在入海口海域和中部海域的质量分数较高. 利用I_geo(地累积指数)法评价重金属污染程度,结果显示,Cd、Cr和Zn的I_geo处于2级(中度污染),而Cu和Pb的污染较轻,其I_geo处于1级(未污染到中度污染). 多元统计结果表明:①渤海湾天津段表层沉积物中微量重金属质量分数与w(Fe)、w(Al)显著相关(P<0.01),说明微量重金属在海洋沉积过程中与常量重金属具有类似的地球化学行为;②在聚类分析中,所有重金属聚为一类,说明其具有相似的来源,都受陆源输入的影响;③所有重金属均在第一主成分上表现出较高正载荷,说明微量重金属与常量重金属具有相同的地球化学过程和环境行为. 根据重金属空间分布特征和多元统计结果,结合渤海湾的环流等情况可以推测,渤海湾天津段表层沉积物中微量重金属主要来源于环渤海地区入海河流的外源输入,并且大部分来源于工业源;其在渤海湾中的分布和迁移受到Fe和Al等常量重金属的影响.      

海河及邻近海域表层沉积物重金属污染及其分布特征

对海河及邻近海域沉积物重金属污染程度进行调查,结果显示海河沉积物已遭受重金属污染,其重金属含量高于渤海湾,而且峰值最高的区域出现在工业发达、人口密集的天津市区和塘沽区。将海河及邻近海域表层沉积物不同颗粒组分的复合体进行分离,并进行了重金属含量的测定。结果进一步证明,重金属含量随沉积物复合体颗粒尺寸增大而减小。同时表明,渤海湾表层沉积物复合体比海河的颗粒大,砂质含量比海河高。渤海湾细小颗粒(<20μm)复合体含量(62.42%)低于海河(70.24%),而渤海湾粗砂(>200μm)组分(31.17%)比海河(17.83%)高得多。海河各粒级复合体上Cu、Pb、Cd的含量明显高于渤海湾中各粒级相应的重金属含量,平均是渤海湾的2倍左右,Cr在海河与渤海湾各粒级含量相对来说比较接近。     

石油污染土壤理化性质对微生物代谢特征的影响

采用Biolog技术研究了克拉玛依油田5种不同石油污染梯度下土壤微生物群落代谢特征的变化,探讨石油烃污染程度及土壤理化性质对微生物群落功能多样性的影响。研究表明:随着石油烃污染梯度的增加,土壤微生物代谢活性和细菌数量呈先升高后降低的趋势;中度污染土壤中微生物对不同碳源的相对利用率显著高于其他土样(P<0.05),石油污染土壤微生物代谢模式由氨基酸类转变为羧酸类和聚合物类;经微生物群落多样性指数分析可知,丰富度指数(H)、均一度指数(U)和优势度指数(1/D)均达到极显著差异(P<0.01),石油污染土壤的微生物群落结构复杂但均一性差;冗余分析表明:pH、含水量与碳源的利用程度呈正相关,石油含量与碳源的利用程度呈负相关。     

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.     

铁矿区重金属污染对土壤微生物群落变化的影响

以密云水库上游某铁矿区为研究对象,采用荧光定量PCR研究了矿区内不同采样点土壤中细菌、真菌、放线菌基因数量的变化,并结合土壤的理化性质与重金属污染情况进行了相关分析. 结果表明,研究区微生物的基因数量与该地区的w(AP)(AP为有效磷)均呈显著正相关(P<0.05);细菌、放线菌的基因数量与该地区的内梅罗污染指数呈显著负相关〔二者R分别为-0.756(P<0.01)和-0.614(P<0.05)〕,而真菌的基因数量与内梅罗污染指数无显著相关性. 采用PCR-DGGE研究了细菌、真菌、放线菌的群落结构变化,冗余度分析结果表明,内梅罗污染指数对细菌、放线菌的种群分布影响较大(P<0.05),对真菌的影响则较小. 细菌、放线菌的种群多样性水平随着污染程度升高呈先升后降的趋势. 微生物数量和结构的变化都表明,不同类群的微生物对重金属敏感程度为真菌抗性最强,放线菌和细菌次之. Cd和Cu污染抑制了土壤中微生物的数量和群落多样性,而轻度Cr、Pb和Zn污染则促进了群落数量的增加和群落结构多样性的丰富.      

人工湿地基质微生物群落的碳源代谢特性

利用Biolog微平板技术研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性,结果表明,供试人工湿地基质微生物群落的碳源代谢能力,床体上层高于床体下层,前部高于后部.在实验期内,前部上层样点平均色度变化(AWCD)值增长速率较前部下层、后部上层及后部下层分别高出83.3%、15.8%和57.1%.主成分分析(PCA)结果表明,不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢特征,其对不同碳源的利用能力也存在显著性差异(P<0.05),前部上层基质微生物利用率较高的碳源为糖类和氨基酸,而前部下层对聚合物和羧酸的代谢程度最高.功能多样性指标分析表明,基质上层微生物群落丰度、均匀性和多样性指标均高于下层,前部下层微生物群落的均匀性指数显著低于其他取样点,存在较强的优势种;后部下层的丰度指数则明显低于其他采样部位.     

浑河底泥微生物群落的季节性变化特征

为了解河流底泥微生物群落结构的季节性变化,利用PCR-DGGE技术对丰水期、平水期、枯水期浑河底泥中的微生物进行指纹图谱分析,并对优势条带进行测序和系统发育分析. 结果表明:浑河底泥微生物群落结构存在一定的时空异质性,在空间上可分为上游抚顺市地区(1~5号采样点)、中游沈阳市地区(6~11号采样点)和下游乡镇地区(12~14号采样点);平水期、枯水期、丰水期Shannon-Wiener多样性指数分别为3.04~3.88、2.66~3.66、3.04~3.45. 抚顺市地区和沈阳市地区不同水期底泥微生物Shannon-Wiener多样性指数差异较大,而乡镇地区则无明显变化趋势;平水期和枯水期底泥微生物Shannon-Wiener多样性指数从上游至下游呈先升后降趋势,而丰水期上、下游微生物多样性差异较小. 底泥微生物中以变形菌(Proteobacteria)最多,其次是拟杆菌(Bacteroidetes)和蓝藻菌(Cyanobacteria);而平水期优势种群数量最多. 研究显示,人类活动及丰水期对底泥微生物多样性有较大影响,掌握河流底泥微生物分布有助于深入了解河流物质的代谢过程.      

Biolog和PCR-DGGE技术解析椒江口沉积物微生物多样性

采用Biolog和PCR-DGGE技术对椒江口6个站位表层沉积物群落水平的微生物代谢功能和以16S rRNA基因标记的细菌遗传多样性进行分析,并对其代谢功能和群落结构与沉积物污染物等参数进行冗余梯度分析(Redundancy gradient analysis,RDA)和典范对应分析(Canonicalcorrespondence analysis,CCA).Biolog分析结果表明,微生物群落整体代谢活性由高到低的顺序为:潮间带(B1、B2)、入海口处(A3)>入海口内(A1、A2)>入海口外(A4);碳源代谢的Shannon-Wiener多样性指数范围为2.09～3.25,由高到低的顺序为:潮间带(B1、B2)、入海口处(A3)>河道内(A1)>近入海口处(A2)>入海口外(A4);潮间带、入海口处及河道内的微生物对各类碳源的相对利用率较平均,而近入海口处和入海口外的微生物群落对聚合物的相对利用率较高,对氨基酸类和胺类的相对利用率较低.DGGE图谱分析表明,细菌群落结构沿河口盐度梯度存在空间异质性,但两潮间带站位的相似度高(82.27%);遗传基因的Shannon-Wiener多样性指数范围为1.68～2.87,由高到低的顺序为:潮间带>入海口处>入海口外>近入海口处>河道内.群落代谢功能与理化因子的RDA显示,有机质和硝基苯的分布能较好地解释微生物群落代谢功能的变化;群落遗传结构与理化因子的CCA显示,硝基苯和多环芳烃的分布能较好地解释细菌群落遗传结构的变化.综上结果认为,椒江口沉积物的微生物代谢及遗传多样性符合典型的河口特征,但入海口内微生物沉积环境已表现出对某些化工污染物的响应.     

莱州湾表层沉积物重金属分布特征及生态环境评价

基于莱州湾154个表层沉积物地球化学分析数据,结合相关地质资料,分析莱州湾表层沉积物重金属的分布规律及其来源,采用尼梅罗综合指数法进行评价。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg、Cd等7种元素平均含量分别为21.9610-6、21.9910-6、60.4110-6、60.0010-6、12.6410-6、0.05110-6、0.1210-6;空间分布特征整体表现为重金属高值区在莱州湾的西部海域,来自莱州湾西部的陆源性输入和湾内潮流运动规律是造成这种分布趋势的影响因素;Cu、Pb、Zn主要来源于岩石的自然风化和侵蚀过程,Cr、Cd既有自然源的贡献,也受到人为活动的影响,而As、Hg主要受人为活动影响;小清河入海口附近海域、老黄河入海口附近海域和黄河入海口附近海域污染指数最高,莱州湾东南海域污染指数最低,呈西高东低的趋势。     

鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属富集特征与潜在生态风险比较

为研究鸭绿江河口及毗邻浅海沉积物中重金属的污染状况,比较了鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属的富集系数、多金属污染度的沿程变化,分析了重金属的分布富集规律;讨论了采用不同的背景值在潜在生态风险指数、地累积指数、生物效应浓度3种评价方法中的差异及其对生态风险评价结果的影响. 结果表明:鸭绿江口及毗邻浅海的潜在生态风险总体属于低风险等级,其中毗邻浅海和潮滩的重金属污染较轻,西汊道的污染相对较重. 重金属的高值分布区与混浊带具有一定的对应关系,但受人类活动的影响更大,对鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属污染生态风险评价贡献率较高的重金属污染因子是Cu,Hg和Cd.      

渤海湾表层沉积物重金属污染状况及年际变化分析

根据2014~2018年渤海湾海洋生态环境沉积物质量业务化监测数据,对沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As等7种重金属元素的含量及年际变化趋势进行了分析.通过单因子污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法,评价了研究区近岸海域沉积物重金属污染状况和潜在生态风险程度.结果显示,符合一类标准的站位达92%以上,主要超标因子为Cd和Hg,这两种重金属含量的高值区一般分布在渤海湾南北两侧近岸地区,包括北侧天津港、黄骅港附近,南侧滨州、东营近岸.Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn和As等单个重金属含量年际变化有所不同,年平均单因子污染指数均不大于1,年平均地累积指数均小于0,表明研究海域沉积物质量状况良好,其中Cu单因子污染指数较大,近5年的平均值达到0.653;Cd地累积指数相对较大,对其监测工作值得重点关注.2014~2018年研究区域沉积物重金属的总潜在生态危害程度为轻微等级,仅Hg和Cd部分站位出现强和中等的生态危害程度,各类重金属元素对渤海湾海域生态构成潜在危害风险顺序为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn;RI基本表现为先升高后降低、然后略微上升的年际变化趋势,生态风险较高的区域主要位于渤海湾中部天津港附近和东北部曹妃甸附近海域.     

哈尔滨松江湿地重金属空间分布及潜在生态风险评价

为了解哈尔滨松江湿地沉积物中重金属的污染程度,对其表层沉积物中8种重金属元素（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn）的含量及其空间分布进行研究,并采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对表层沉积物重金属污染程度进行评价.结果表明:①松江湿地沉积物中w（Cd）、w（Hg）和w（Pb）的平均值均高于松嫩平原土壤环境背景值,表明Cd、Hg、Pb这3种重金属元素存在富集.②相关分析显示,沉积物中w（TOC）、w（TN）均与各重金属含量之间存在相关性,而pH与各重金属含量无相关性.主成分分析显示,8种重金属可被辨识为2个主成分,即Cr、Ni、Cu、Zn和Pb为人为复合源因子,As、Cd和Hg为农业源因子.空间分析显示,松江湿地沉积物中Ni、Cu、Zn和Cr主要分布在阿什河口和白鱼泡湿地,As、Cd和Hg主要分布在金河湾、阿什河口和白鱼泡湿地,Pb主要分布在阿什河口湿地.③地积累指数（I_geo）评价表明,在所有采样点中Cd和Hg分别处于轻度和偏中度污染水平,其他元素均处于无污染水平.④潜在生态风险指数分析结果表明,松江湿地重金属的潜在生态风险主要是由Cd和Hg引起,二者贡献率分别为33.4%和57.6%;整个研究区综合潜在生态风险指数（RI）介于135.28~733.27之间,平均值为234.47,属于中度污染.8个采样区的生态风险指数依次为阿什河口>金河湾>白鱼泡>太平庄滩>松江>呼兰河口>滨江>太阳岛,其中,阿什河口湿地达到了较高污染,其他采样区均为中度污染.研究显示,松江湿地表层沉积物中重金属存在生态风险,其中以阿什河口湿地风险为最高.      

黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物重金属空间分布及生态风险评价

为了解黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物中重金属的污染程度,对黄河三角洲位于渤海湾、黄河口附近、莱州湾等滨海滩涂样地的表层沉积物中4种重金属（Cd、As、Cu、Pb）的含量及其空间分布进行研究,分析其含量与环境因子的相关性,并采用地累积指数和潜在生态风险指数评价其污染程度及生态风险.结果表明:表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.36、7.92、0.20、16.24 mg/kg.不同样地间除Pb以外,其他3种重金属含量均差异显著,黄河口附近滩涂Cu含量高于非河口滨海滩涂,Cd含量呈南高北低的分布特征,As含量在渤海湾东侧滨海滩涂中较高.相关性分析显示,Cu、As、Pb来源相同或相近,Cd与Cu来源相同或相近,Cd与As来源不同;粒径 < 4 μm的沉积物含量与Cu、Pb、As含量均呈显著正相关,粒径为4~63 μm的沉积物含量与Cu、As含量均呈显著负相关.地累积指数评价表明,研究区Cd为轻度污染,其他重金属无污染;综合潜在生态风险指数分析表明,研究区重金属潜在生态风险指数（RI）介于59.21~158.63之间,平均值为107.71,属于低风险,黄河口附近及莱州湾滨海滩涂沉积物中重金属潜在生态风险高于渤海湾滨海滩涂.研究显示,黄河三角洲位于莱州湾及黄河口附近的滨海滩涂湿地沉积物中重金属的潜在生态风险需要重点防控.      

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.      

天津海域底质重金属分布与矿物质特征研究

文中研究了渤海湾天津海域沉积物中重金属的空间分布特征,在此基础上进行了元素间的相关分析,以进一步分析元素间共同的分布趋势;同时对该海域表层沉积物矿物组合做了分析。结果表明,沉积物重金属平面分布特征总体上表现为河口附近含量高,口外低的趋势;垂直分布特征由于受沿岸不同污染源的污染影响,重金属污染物难以形成一定规律的分布状态,总体上呈波折型分布;该海域各重金属相关性非常明显,反映了这些重金属元素间共生共存的地球化学特性;渤海表层沉积物中含有5%的闪石和白云石,闪石和白云石是渤海湾沉积物的重要标志矿物;渤海湾表层沉积物中粘土矿物组合为伊利石和绿泥石,其平均含量分别为56%和44%。