植物多酚物质原位钝化污染土壤重金属的研究 I.对土壤Cu吸持与溶出的影响

研究了两种缩合类植物多酚L和Y对土壤中污染元素Cu的吸持解吸的影响．结果表明植物多酚具有明显促进土壤吸持Cu，抑制土壤Cu的溶出作用，而且在潮上上效果更大在所研究的Cu和多酚浓度范围内，多酚Y都比多酚L作用显著．Cu的吸持等温线可用Freundlich方程定量描述有多酚存在的条件下土壤对Cu的吸持量比对照处理(不加多酚)高3—6倍．两种土壤对Cu吸持率随着多酚溶液浓度增加也随之增加，特别是在0-400mg(C)/L的多酚溶液浓度范围内，多酚Y和多酚L的浓度每提高100mg(C)/L，可分别使红壤对Cu的吸持率提高33.3％和56．60%，而使潮土提高14．1％和21．4％在土壤对Cu的吸附率相对比较低时(如pH2—5)，添加植物多酚显著增加土壤对Cu吸附．随着多酚溶液浓度的提高，两种土壤中Cu的溶出率都随之降低。     

施用有机物料对污染土壤水溶性有机物和铜活性的动态影响

采用黑麦草盆栽研究施用绿肥、污泥和猪粪后，对Cu污染土壤水溶性有机物(DOM)和土壤Cu环境行为动态的影响．施用有机物料后土壤DOM含量比对照增加0.4—7.5倍，尤以绿肥和猪粪最明显．但随时间延长DOM降解明显，尤其在第一周内．污染土壤中水溶性Cu浓度随DOM的降解而相应减少研究发现，施用污泥有利于降低污染土壤中水溶性Cu浓度和黑麦草对Cu的吸收量，这是污泥固相有机质对Cu吸持使其活性降低和污泥DOM使Cu活性提高二者综合作用的结果．与此相反，施用绿肥和猪粪后，黑麦草体内的Cu含量却明显提高，其中潮土上提高1．4～2．1倍，红壤上提高1．4-1．6倍．因此．施用有机物料改良重金属污染地需格外谨慎。     

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤,了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响,探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应,通过人工制备石油烃污染土壤,采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验,通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明:相同处理条件下,凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%,凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后,对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%,显著高于未添加蚯蚓土壤,表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90,P均小于0.05）,说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示,蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果,为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.      

三种草坪草对石油烃污染土壤修复效应的模拟研究

以红壤、黑土、棕壤、灰潮土和黄棕壤5种自制石油烃(TPH)污染土壤为研究对象,设置不同培养时间和TPH浓度进行了狗牙根、黑麦草、高羊茅对TPH的修复模拟实验。研究结果表明:种植草坪后土壤TPH的降解率较对照更高,且生物量较大的高羊茅和黑麦草处理TPH降解率高于生物量较小的狗牙根处理;随着培养时间增加,所有处理TPH降解率和降解菌数量呈先增加后降低的趋势,但低浓度TPH污染土壤TPH降解率和降解菌数量及植物生物量高于高浓度TPH污染土壤;土壤TPH降解率与茎鲜重和总鲜重呈极显著正相关,与茎干重和总干重呈显著正相关,但与根鲜重和根干重无相关性;此外,受土壤C/N、C/P的影响,不同供试土壤TPH的降解率由大到小顺序为黑土黄棕壤≈灰潮土棕壤红壤。     

不同土壤重金属复合污染对牧草生长的影响

通过生物盆载试验不同土壤中Cu,Zn,Cd复合污染对紫花苜蓿和黑麦草两种牧草生长的影响,结果表明潮土呈碱性,复合污染对紫花苜蓿的生长影响较小,红壤置酸性,与中性的黄棕壤相比,复合污染对黑麦草的危害程度较大.黄棕壤中不同重金属对黑麦()生长的影响顺序为;Cu＞Zn＞Cd,潮土;Zn＞Cu＞Cd,红壤Zn＞Cu＞Cd.     

水溶性有机物在土壤剖面中的分馏及对Cu迁移的作用

通过室内土柱试验研究了DOM在土壤剖面中的“分馏”作用,DOM在纵向运移过程中的穿透行为及对污染的红壤和潮土中重金属Cu溶出效果的影响.结果表明,绿肥和猪粪DOM经过土柱后极性都有所降低,在潮土上的降低幅度较大,分别为11.4%和10.72%;DOM能够明显地增加污染土壤中Cu的溶出,且这种作用效果与DOM及土壤的性质有关,绿肥DOM的作用效果比猪粪DOM的强,整个淋洗过程中潮土上Cu的平均溶出量是红壤上的4.37倍(绿肥DOM)和3.03倍(猪粪DOM);由于微生物对DOM的分解作用,降低了DOM对土壤中Cu的溶出效果.     

水田土壤中水溶性有机物的产生动态及对土壤中重金属活性的影响:田间微区试验

采用田间微区试验研究不同施肥处理对土壤水溶性有机物 (DOM)的动态变化及其对土壤Cd活性的影响 结果表明 ,与施化肥对照处理相比 ,施用有机肥后土壤中DOM含量明显增加 .但随着水稻的生长DOM呈不断下降的趋势 ,而对照处理的变幅不大 ;在水稻整个生长过程中根际DOM含量不断增加且都高于对应时期土壤DOM的含量 ,并至水稻扬花期最大 ,此时 ,3种处理的根际产生DOM浓度 (DOM浓度以水溶性有机碳 (DOC)计 ,以下同 )分别为 :绿肥与化肥配施处理组 (GM) ( 14 0 2mg·L-1) >猪粪与化肥配施处理组 (PM) ( 11 12mg·L-1) >对照处理组 (F) ( 10 8mg·L-1) .水稻扬花期后 ,各处理的DOM含量不断下降 .试验还指出 ,有机肥施用后根际及土体土壤中交换态及有机结合态Cd含量显著增加 ,是对照处理的 2倍之多 ,同时发现 ,水稻收获后土壤交换态Cd的含量与此时的土壤DOM含量呈明显的正相关 (r土体 =0 92 6 6 ,n =8;r根际 =0 9389 ,n =8) .施用有机肥改良重金属污染土壤应该谨慎     

两株喹啉降解菌代谢途径的分析

从焦化废水处理系统中分离得到2 株以喹啉为唯一碳源和氮源生长代谢的降解菌,经形态、生理生化特征及16S rRNA 基因的序列分析初步鉴定为Pseudomonas sp.QG6 和Rhodococcus sp.QL2. 2 株菌对喹啉均表现出良好的降解性能,当喹啉初始浓度为150mg/L 时,均能在8h 内降解完全. QG6 对TOC 去除率高于QL2.采用HPLC 检测到2 株菌的中间产物不尽相同,所有被检出的中间产物均比喹啉极性强.GC/MS 鉴定结果显示,QG6 的中间产物有2-羟基喹啉、8-羟基香豆素和2,3-二羟基苯丙酸,QL2 的中间产物包括2-羟基喹啉、2,6-二羟基喹啉和8-羟基香豆素.探讨了降解喹啉的2 条不同代谢途径.     

泥浆体系中受喹啉污染土壤的生物修复

将受喹啉污染的土壤 (污染量为 1mg/g土)与一定量的水混合形成泥浆 ,通过引入专性喹啉降解菌皮氏伯克霍尔德氏菌(Burkholderia pickettii)进行土壤的生物修复 .结果表明 ,采用引入喹啉降解菌的生物强化技术进行受喹啉污染的土壤的生物修复是可行的 .喹啉降解菌的引入大大加快了喹啉的生物降解过程 .最快只需 6h就可将喹啉完全去除 .考察比较了投菌量 ,泥浆中的含水量及营养元素(N,P)的存在对生物修复效果的影响 .土壤对难降解有机物喹啉的吸附等温线符合弗兰德里希方程 .     

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

铬污染土壤还原—固化稳定化过程研究

以我国某铬渣堆场六价铬污染土壤为研究对象,探讨硫酸亚铁、氧化钙、水泥等作为还原—固化稳定化药剂对六价铬污染土壤还原—固化稳定化效率的影响。试验结果表明:土壤六价铬浓度与七水合硫酸亚铁投加倍数呈指数关系,当七水合硫酸亚铁投加剂量为理论值的6.5倍,土壤中六价铬浓度未检出(<0.002mg/kg)。氧化钙的加入抑制了土壤中水溶性六价铬的浸出,正交试验的所有样品中水溶性六价铬浓度在4~56.6 mg/L。水泥加入后,初始浓度为3880 mg/kg的土壤水溶性六价铬浓度浓度降低至19.9mg/L。造成反应后水溶性六价铬浓仍较高的可能原因是含水量较低,土壤颗粒内部六价铬未全部溶出。因此在实际工程中,可考虑增大体系含水率、加酸调节pH值或提高添加氧化钙、水泥比例等方法提高土壤还原—固化稳定化效率。     

小麦地土壤水溶性有机物动态及对土壤铜镉活性的影响：田间微区试验

采用田间微区试验研究秸秆与化肥配施（SM）,猪粪与化肥配施（PM）以及纯化肥（F）3种不同施肥处理下土壤水溶性有机物（DOM）在小麦不同生长阶段的动态变化情况及对土壤中重金属Cu、Cd活性的影响,也研究了上述处理麦田土壤DOM在不同土层中的分布.结果表明,随着小麦的生长各处理土壤DOM均呈不断下降的趋势,特别是在小麦拔节期以前下降趋势更为明显.与施化肥相比,施用有机肥后土壤中DOM含量有明显增加. 施用有机肥后土壤DOM以0～20 cm层最高, 越向下含量越低. 在供试的旱地土壤中DOM主要迁移深度为40 cm,少量DOM可迁移到60 cm.在小麦拔节期之前, 各处理根际DOM含量的动态变化趋势和与之对应的非根际DOM变化趋势基本一致,没有显著差异.但之后随着小麦越冬结束,新陈代谢强度迅速增大,其根际DOM含量也迅速增加, 并在抽穗期达到最大,随后逐渐下降. 试验还发现,在小麦生长过程中根际及非根际土体中土壤交换性Cu的变化与相应的DOM变化趋势极其相似,对3个处理根际和土体共60个土壤样本的DOM与交换性Cu的相关分析表明,二者呈极显著直线相关,说明DOM对土壤Cu的活化有明显促进作用.土壤中Cd的活化虽也受DOM的促进,但其影响不如对Cu那样显著.显然,在重金属污染的旱地土壤中,在当季大量施用新鲜的有机肥可能有增加重金属污染的风险.     

降解喹啉的假单胞菌BW003菌株的分离、鉴定和降解特性

从焦化废水活性污泥中分离出1株能利用喹啉作为唯一碳、氮源及能源的高效降解菌,16S rRNA鉴定为Pseudomonas sp..降解试验表明,菌株能将192～911 mg/L的喹啉在3～8 h内有效地降解,去除率均在96％～98％.最适降解温度为30℃,最适降解初始pH值为8.0.跟踪分析降解中间产物发现：在整个降解过程中,至少有43％的喹啉转化为2-羟基喹啉,其后有0.69％的2-羟基喹啉转化为2,8-二羟基喹啉,随后再转化为8-羟基香豆素;另外,至少有48％的喹啉中氮直接转化为氨氮,且外加碳源能促进氨氮的进一步转化,控制好碳氮比将能有效去除喹啉及其转化的各种污染物.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧葸解吸-淋滤的影响

以荧葸(Fluoranthene)为多环芳烃(PAHs)的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物(DOM)对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响.施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施人土壤后的短时间内由于带人和产生的DOM而表现出促进土壤中荧葸的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失.污泥堆肥充分腐熟后(腐熟堆肥)因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持.单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧葸的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧葸的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多.因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果.     

Rhizobium sp.W33对不同植物吸收铜和根际分泌物的影响

通过盆栽试验,采用1株植物促生细菌Rhizobium sp.W33接种黑麦草、狼尾草、高羊茅、紫花苜蓿、猪屎豆、油菜和印度芥菜等7种不同植物,考察了Cu胁迫下菌株对植物生物量、Cu含量和根际土壤中分泌物的影响,并筛选根瘤菌-植物联合修复重金属污染土壤的组合体系,以期初步探明细菌-植物联合修复重金属污染土壤的机制.结果表明,接种Rhizobium sp.W33后,有5种植物的干重增加了11%~56%,增加幅度为印度芥菜黑麦草高羊茅狼尾草油菜,紫花苜蓿和猪屎豆的干重下降.黑麦草、狼尾草、高羊茅和猪屎豆根内Cu含量接近或超过1000mg·kg-1,Cu大量积累在植物根部.Rhizobium sp.W33能够显著促进黑麦草吸收Cu(p0.05),并提高其对Cu的富集系数和转移系数,增加根部和地上部的Cu总量.苹果酸是供试植物-细菌联合修复Cu污染土壤的主要有机酸种类,接种根瘤菌W33后黑麦草、狼尾草根际的苹果酸和水溶性糖含量降低,过氧化氢酶活性增加,其中,苹果酸、水溶性糖含量与黑麦草中Cu含量呈显著相关性(p0.05).因此,根瘤菌W33-黑麦草联合体系修复重金属Cu污染土壤的效果最好,具有应用于重金属Cu污染土壤稳定修复的潜力.     

睾丸酮丛毛单胞菌对喹啉的微生物降解途径的研究

从油制气废水的活性污泥中分离得到一株可以在好氧条件下利用喹啉作为唯一碳源和能源的睾丸酮丛毛单胞菌 (Co mamonastestosteroni,编号为Q10 ) .浓度为 2 5 0mg L的喹啉可被该菌完全降解 ,TOC去除率为 70 % .实验结果表明喹啉首先降解为 1H— 2 氧喹啉 ,然后继续转化为 6 羟基— 1H— 2 氧喹啉、5 ,6 二羟基— 1H— 2 氧喹啉和 5 羟基— 6 (2 羧基乙烯基 )—1H— 2 吡啶酮 ,由此提出该菌降解喹啉的一种可能途径 .样品中还发现少量的 8 羟基— 1H— 2 氧喹啉 ,表明菌Q10 对喹啉的降解可能是通过以一种途径为主的多种途径进行的 .     

羟基磷灰石对Cd污染土壤中马铃薯生长及品质的影响

通过温室盆栽实验研究了施用羟基磷灰石改良Cd污染土壤对马铃薯生长及品质的影响.实验设置了3个Cd污染水平(0、5、10 mg.kg-1)、6个羟基磷灰石施用量(0、4、8、10、16、30 g.kg-1)和2个马铃薯品种(中薯3号、大西洋).结果表明,土壤Cd污染导致马铃薯单株产量下降(5 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低24%～31%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中降低41%～45%),但是施用羟基磷灰石可以提高单株产量.相对于不施用羟基磷灰石,5 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用10 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产17%～39%,10 mg.kg-1的Cd污染土壤中施用30 g.kg-1的羟基磷灰石可以增产45%～58%.由于羟基磷灰石改善了Cd污染土壤环境,因此马铃薯器官中叶绿素含量和SOD活性明显上升,而MDA含量明显下降.施用羟基磷灰石也提高了马铃薯品质,马铃薯块茎中维生素C含量、淀粉含量以及蛋白质含量也明显提高.随着羟基磷灰石施用量由0 g.kg-1增加到30 g.kg-1,在5 mg.kg-1的Cd污染土壤中,马铃薯块茎Cd含量由0.87～0.95 mg.kg-1下降到0.13～0.21 mg.kg-1,降幅为78%～85%;在10 mg.kg-1的Cd污染土壤中,块茎Cd含量由1.86～1.93 mg.kg-1下降到0.52～0.65 mg.kg-1,降幅为66%～72%.实验表明,羟基磷灰石缓解土壤Cd毒性的主要机制是提高土壤pH值,降低土壤中有效态Cd含量,羟基磷灰石中的Ca阻碍土壤Cd向马铃薯迁移.但是羟基磷灰石对土壤Cd毒性的缓解效应是有限性的,过量施用可能对马铃薯生长和品质产生胁迫作用.在Cd污染土壤中施用适量的羟基磷灰石后中薯3号生长状况和品质好于大西洋,说明不同马铃薯品种对种植环境的改善有不同的响应.     

菲、芘污染土壤中丛枝菌根真菌对土壤酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对菲、芘复合污染土壤中微生物数量和酶活性的影响.结果表明,接种AMF显著增加了三叶草根际和菌丝际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,并对微生物区系有选择性.在供试菲、芘污染浓度范围内,低浓度菲、芘对土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性有激活作用;但当菲、芘浓度升高时,3种酶活性受到抑制.与无植物对照土壤相比,接种AMF后三叶草菌根际酸性磷酸酶活性降低了2.4%~23.1%,过氧化氢酶活性增加了12.6%~20.3%,除高浓度处理外多酚氧化酶活性均增加;菌丝际多酚氧化酶活性比菌根际低12.9%~62.9%,酸性磷酸酶活性比菌根际高3.3%~24.0%,过氧化氢酶活性则高于菌根际.     

纳米零价铁铜双金属体系对土壤中四氯双酚A的降解

纳米零价铁及其双金属材料因比表面积大、反应活性高,已被大量应用于地下水中卤代有机污染物、无机盐和重金属的处理,而将纳米零价铁铜双金属(Cu/n ZVI)应用于四氯双酚A(TCBPA)污染土壤的修复却鲜见报道.本文以Cu/nZVI为反应材料,探究了TCBPA起始浓度,Cu/n ZVI投加量、p H、温度等因素对土壤中TCBPA降解率的影响.批实验结果表明:反应温度为25℃,经过360 min的反应后,0.30 g的Cu/n ZVI对土壤中0.8 mg·g~(-1)TCBPA的降解率可达85%以上.Cu/n ZVI对土壤中TCBPA的降解率随TCBPA初始浓度的增加而降低,随Cu/n ZVI投加量的增加而升高,随土壤初始p H的增加而降低,Cu/n ZVI对TCBPA的降解在常温条件下即可有效的进行.Cu/nZVI对TCBPA的降解遵循准一级反应动力学模型.GC-MS结果表明,Cu/n ZVI降解TCBPA是一个逐步还原脱氯的过程.     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧蒽解吸-淋滤的影响

以荧蒽（Fluoranthene）为多环芳烃（PAHs）的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物（DOM）对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响．施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施入土壤后的短时间内由于带入和产生的DOM而表现出促进土壤中荧蒽的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失．污泥堆肥充分腐熟后（腐熟堆肥）因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持．单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧蒽的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧蒽的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多．因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果．