甲胺磷、乙草胺和铜单一与复合污染对黑土环境安全的胁迫研究

以黑土为环境介质,通过急性毒性试验法研究了东北黑土区普遍存在的2种农用化学品甲胺磷和乙草胺与重金属Cu对赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)的单一与复合毒性效应.单一毒性试验结果表明,3者对蚯蚓均有毒性,顺序为甲胺磷>乙草胺>Cu.复合毒性实验结果表明,2种有机农药与重金属Cu复合毒性效应十分复杂,与不同的浓度组合及染毒历时有关,一般随时间的延长,毒性加剧.2种有机农药通过不同途径毒害蚯蚓,复合毒性效应表现为协同作用.可见,3者对土壤生态系统环境安全性和土壤健康质量存在潜在危害,同时这几种污染物的共存进一步加大了潜在危害性,且复合毒性效应与各组浓度组合及污染暴露时间密切相关.     

乙草胺、甲胺磷及组合对农田黑土细菌种群生长及多样性的毒性效应

应用传统及分子微生物生态学16S rDNA-PCR DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)等研究方法,分别对不同浓度乙草胺、甲胺磷及其乙草胺-甲胺磷二元组合胁迫下黑土中细菌活细胞数量(CFU Colony Forming Units)、种群丰富度(Richness)及其结构变化规律进行了研究.结果表明:单因子乙草胺及甲胺磷对细菌CFU产生急性毒性效应,但是长期毒性效应不显著;高浓度乙草胺-甲胺磷的二元组合对细菌CFU产生复合毒性效应,其对细菌CFU的复合抑制率明显高于相应组合中各单因子.乙草胺对可培养自生固氮菌表现出强烈刺激的作用,甲胺磷表现为严重抑制作用;而所有乙草胺-甲胺磷二元组合却对自生固氮菌CFU表现为复合毒性效应,其复合毒性明显高于相应组合中各单因子对自生固氮菌的毒性效应.应用16S rDNA-PCR DGGE技术研究结果显示:乙草胺、甲胺磷及乙草胺-甲胺磷组合不同程度地降低了黑土中细菌种群在分子水平上的丰富度,并使其种群组成和结构均发生了显著变化.     

乙草胺与硫酸铜对黑土微生物的复合生态影响

为了探究2种不同类型农药联合施用对土壤微生物的复合生态影响,以除草剂乙草胺和杀菌剂硫酸铜为例,采用传统毒理学方法和BIOLOG法对其进行评价.结果表明,乙草胺和硫酸铜的联合施用对细菌、放线菌和真菌活菌量以及土壤脱氢酶活性基本呈现急性抑制效应,但随时间延长其作用逐渐减弱甚至发生逆转,而对土壤底物诱导呼吸强度表现为明显促进.利用Shannon、Simpson和McIntosh多样性指数模型和主成分分析法对BIOLOG数据进行分析,表明2种农药的联合施用显著破坏了黑土微生物群落物种多样性的丰富度和均一性,主成分分析法也表明土壤微生物群落碳源利用多样性发生了改变.     

乙草胺、铜污染共存对土壤甲胺磷蚯蚓降解过程的影响研究

为揭示利用蚯蚓活动强化甲胺磷降解的可行性,采用了微宇宙培养方法,通过有蚯蚓和无蚯蚓的对比实验,考察了乙草胺和铜分别与甲胺磷共存条件下污染黑土中甲胺磷降解过程的动态变化.结果表明,无论是否加入蚯蚓,甲胺磷单一污染的土壤中甲胺磷的降解符合一级反应动力学规律;蚯蚓活动能促进甲胺磷降解过程的进行.土壤中乙草胺或铜与甲胺磷共存时,均明显地干扰了甲胺磷降解过程随时间的动态变化;根据化学结构分析,推测两者对甲胺磷降解规律的影响机制可能类似.铜与甲胺磷复合污染的土壤中甲胺磷含量明显高于乙草胺与甲胺磷复合组,说明铜较乙草胺对土壤甲胺磷降解过程的延缓作用更强.     

改性生物炭对Cd污染农田土壤的钝化修复机制及其对土壤细菌群落的影响

为探究壳聚糖改性生物炭（钝化剂）对 Cd 污染农田土壤的钝化修复机制,通过盆栽试验,研究了钝化剂对土壤理化性质、 黑麦草生物量、 土壤酶活性及细菌群落结构和多样性的影响. 结果表明,当钝化剂施用量从0.5%增加到3%时,土壤有效态Cd含量较对照显著降低,黑麦草地上和地下部分生物量分别较对照增加了1.08~1.56倍和1.00~1.68倍,富集和运转系数分别降低了6.15%~30.00%和10.42%~31.25%. 相关分析结果表明,土壤pH、 CEC、 SOM、 AN、 AP和AK与 DTPA-Cd之间呈显著负相关关系,表明钝化剂的施加通过改变土壤理化性质,促进了对土壤中Cd的钝化. 高通量测序结果显示,钝化剂的施加改变了土壤细菌群落结构和多样性,表现为α多样性的显著下降,不同处理组间菌群明显分离,鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和芽球菌属（Blastococcus）等有益菌群相对丰度增加. 土壤脲酶和纤维素酶活性增加,蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低. 研究结果为生物炭改性材料在Cd污染农田土壤修复中的应用提供理论依据和技术参考.     

铜污染对土壤细菌群落结构及重金属抗性基因的影响

重金属Cu在土壤中长期积累会对微生物产生毒害作用,为了探究Cu污染对土壤细菌群落及重金属抗性基因的影响,本研究建立了不同Cu浓度(50、100、200、300、500、750和1000 mg·kg-1)的土壤微宇宙,基于高通量测序和荧光定量PCR技术分析比较不同Cu浓度下培养14d后土壤细菌群落及重金属抗性基因的变化....     

铬污染对土壤细菌群落结构及其构建机制的影响

随着工业的快速发展铬(Cr)已经成为我国主要的土壤重金属污染物之一,严重地影响了土壤生态环境以及居民的身体健康.本研究以河北省某制革工厂污泥堆周边污染土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对不同污染程度土壤样品中的细菌群落结构及其群落构建机制进行分析.结果表明,铬污染显著地影响了土壤理化性质以及...     

铜、砷单一及复合污染对黑藻的毒性效应

通过室内模拟试验,研究了铜(Cu)、五价砷〔As(Ⅴ)〕单一及复合污染对黑藻〔Hydrilla verticillata (L.f.) Royle〕生长、富集Cu和As的能力以及对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.毒性测试结果表明,Cu和As(Ⅴ)对黑藻的4 d-EC₅₀分别为2和12 μmol/L,单一Cu对黑藻的毒性远高于As(Ⅴ). 复合污染试验结果表明,对于5 μmol/L As(Ⅴ)处理组,低浓度Cu〔c(Cu)<2 μmol/L〕的加入,促进了植物生长,降低了植物体内的As总量〔w(As)〕,同时降低了植物体中占主要部分的三价砷的含量(w〔As(Ⅲ)〕). 对于Cu处理组,As(Ⅴ)的加入同样抑制了黑藻对Cu的富集,SOD活性也高于单一Cu处理,可见在低浓度Cu处理下,Cu和As(Ⅴ)之间存在拮抗作用;而高浓度Cu〔c(Cu)≥2 μmol/L〕的加入,虽然植物对Cu和As(Ⅴ)的富集与单一Cu和As(Ⅴ)处理相比均显著降低,但植物生长受到抑制,SOD活性与单一处理相比也显著降低(P<0.05),因此高浓度Cu处理下,二者对黑藻毒性起协同作用. 总之,黑藻具有应用于处理低浓度Cu和As(Ⅴ)单一及复合污染水体的潜力.      

铜尾矿库重金属Cu、Zn对细菌群落结构的影响

以湖北某铜矿尾矿库为主要研究对象,采集库内尾矿样品11个、对照样某小型废弃尾矿库尾矿样品2个和附近耕地土壤样品1个,采用变性梯度凝胶电泳方法对上述样品中细菌的16S rRNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,利用分析得到的图谱数据与所测得样品的理化性质及重金属Cu、Zn含量进行相关性及冗余度(RDA)分析.结果表明,尾矿库内Cu、Zn污染严重并波及周边,与尾矿样品的理化性质存在不同的相关性,其中Zn的污染程度与有机质存在极显著正相关[R=0.668(P<0.01)].DGGE图谱分析结果发现,样品细菌多样性较低,相似性较高(最低相似度53.1%),优势菌群相对稳定,PCA分析表明,Cu和Zn对细菌多样性具有抑制作用.RDA分析结果说明Cu和Zn的含量对细菌种群分布影响很大,Cu对大部分种群具有抑制作用,而Zn一方面能促进某些种属数量,另一方面又能抑制其他种群的结构变化,这种影响并不是实验室研究的简单线性关系.     

三门湾近海有机污染对浮游细菌群落的影响

近海污染问题日趋严重,因此亟需评价污染对海洋环境造成的潜在影响.微生物作为对环境变化的首要响应者,可能作为评价污染水平的指示生物.为此,本文采集三门湾和邻近鱼山保护区共21个站点的表层海水,利用Illumina技术测定细菌16S rRNA基因,对比研究有机污染对浮游细菌群落的影响.三门湾的有机污染(A)为4.57±2.41,显著(P0.001)高于鱼山保护区0.43±0.74.三门湾和鱼山保护区的浮游细菌多样性和群落结构差异显著,其中三门湾水域的放线菌门(Actinobacteria)、α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、SAR406的相对丰度显著高于鱼山保护区,而拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度低于鱼山保护区.多元回归树分析(multivariate regression tree,MRT)发现浮游细菌多样性主要受pH、有机污染和叶绿素a(Chl-a)的影响,分别控制了27.7%、15.6%和6.7%的多样性变异.冗余分析(redundancy analysis)结果表明驱动细菌群落变异环境因子为有机污染、pH和盐度(salinity),共解释了14.8%的群落变异.同时,空间距离与细菌群落组成显著相关,解释了4.42%的变异,表明浮游细菌的空间分布不是随机的.此外,本研究筛选到与有机污染状况显著相关的23个细菌科,各科相对丰度的变化与其已知的生态功能特征相吻合,因此可以作为潜在的有机污染指示种群.本实验结果表明近海有机污染显著地改变了浮游细菌群落结构,特别是潜在病原菌丰度的增加;此外,筛选到敏感指示种群用于评估有机污染程度.     

A comparative investigation of NdSrCu_(1-x)Co_xO_(4-δ) and Sm_(1.8)Ce_(0.2)CU_(1-x)Co_xO_(4-δ) (x: 0-0.4) for NO decomposition

A series of single-phase T-structured NdSrCu_(1-x)Co_xO_(4-δ) with oxygen vacancies and T'-structured Sm_(1.8)Ce_(0.2)Cu_(1-x)Co_xO_(4-δ) (x:0-0.4) with oxygen excess were prepared using ultrasound-assisted citric acid complexing method, and characterized by means of techniques such as thermogravimetric analysis and NO temperature-progranuned desorption (NO-TPD). The catalytic activities of these materials were evaluated for the decomposition of NO. It was found that the NdSrCut_xCoxO4_b catalysts were of oxygen vacancies whereas the Sm_(1.8)Ce_(0.2)CU_(1-x)Co_xO_(4-δ) ones possessed excessive oxygen (i.e., over-stoichiometric oxygen); with a rise in Co doping level,the oxygen vacancy density of NdSrCu_(1-x)Co_xO_(4-δ) decreased while the over-stoichiometric oxygen amount of Sm_(1.8)Ce_(0.2)CU_(1-x)Co_xO_(4-δ)increased. The NO-TPD results revealed that NO could be activated much easier over the oxygen-deficient perovskite-like oxides than over the oxygen-excessive perovskite-like oxides, with the NdSrCuO_(3.702) catalyst showing the best efficiency in activating NO molecules. Under the conditions of 1.0% NO/helium, 2800 hr~(-1), and 600-900℃, the catalytic activity of NO decomposition followed the order of NdSrCuO_(3.702)> NdSrCu_(0.8)Co_(0.2)O_(3.736) > NdSrCu_(0.6)Co_(0.4)O_(3.789) > Sm_(1.8)Ce_(0.2)Cu_(0.6)Co_(0.4)O_(4.187)> Sm_(1.8)Ce_(0.2)Cu_(0.8)Co_(0.2)O_(4.104)> Sm_(1.8)Ce_(0.2)CuO_(4.045), in concord with the sequence of decreasing oxygen vacancy or oxygen excess density. Based on the results, we concluded that the higher oxygen vacancy density and the stronger Cu~(3+)/Cu~(2+) redox ability of NdSrCu_(1-x)Co_xO_(4-δ) account for the easier activation of NO and consequently improve the catalytic activity of NO decomposition over the catalysts.     

五氯苯酚与邻氯苯酚和2,4-二氯苯酚对斑马鱼的联合毒性

在五氯苯酚(PCP)与邻氯苯酚(2-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)3种物质单一毒性试验结果的基础上,按照等毒性单位设计,采用相加指数法,对五氯苯酚(PCP)与邻氯苯酚(2-CP)或2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)以及这3种物质共存对斑马鱼(Brachydanio rerio)的联合毒性进行了试验研究.结果表明,邻氯苯酚(2-CP)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)与五氯苯酚的联合毒性效应均表现为协同作用,使五氯苯酚的毒性剧增.由于邻氯苯酚或2,4-二氯苯酚的存在以及3种物质共存,使五氯苯酚对斑马鱼的48 h LC50由原来的0.102 mg/L,分别下降到0.031,0.029及0.022 mg/L.因此可见,水体污染评价目前只考虑单一毒物的影响还远远不够,由此制定的控制标准对水体的保护不利,必须从联合毒性的角度对水质污染进行综合评价.      

Cu~(2+)和Zn~(2+)对日本新糠虾生长、蛋白含量和体内磷酸酶活性的影响

观察了不同浓度(10、20、40和80 μg/L)重金属离子Cu~(2+)和Zn~(2+)对日本新糠虾存活、蜕皮、蛋白含量和体内磷酸酶(碱性磷酸酶和酸性磷酸酶)活性的慢性(30 d)影响.结果显示:(1)Cu~(2+)和Zn~(2+)能明显降低糠虾存活率,金属离子浓度增高,存活率降低,其中Cu~(2+)引起的存活率降低更为明显,在最高浓度(80 μg/ L)Cu~(2+)组中糠虾的存活率仅为同浓度Zn~(2+)组的1/3,两组均明显低于对照组(P<0.05);Cu~(2+)和Zn~(2+)能明显降低糠虾蜕皮次数,最高浓度(80 μg/ L)Cu~(2+)和Zn~(2+)中糠虾的蜕皮数分别为11.00±1.73(次)和11.33±0.58(次),分别约为对照组的55.92%和57.6%.(2)Cu~(2+)和Zn~(2+)均能明显影响糠虾蛋白含量,其中Cu~(2+)的影响力更强,最高浓度(80 μg/ L)Cu~(2+)组糠虾体内蛋白白含量占湿重比为9.78%,仅约为对照组的1/2.(3)Cu~(2+)和Zn~(2+)能明显抑制糠虾体内两种磷酸酶的活力,碱性磷酸酶和酸性磷酸酶活力能作为糠虾监测环境重金属污染(Cu~(2+)和Zn~(2+))的检测指标.     

不同土壤调理剂对土壤镉和邻-苯二甲酸酯迁移转化影响

有机无机复合污染是目前普遍的土壤污染方式,镉是土壤污染中最主要的无机元素,因地膜的广泛使用,使得邻-苯二甲酸酯成为土壤中主要的有机污染物.故采用盆栽试验,以西南地区紫色土为供试土壤,小白菜为指示生物,分别添加不同含量梯度的镉(Cd)和邻-苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)组成单一污染和复合外源污染模拟试验,研究钾长...     

雄黄矿区不同砷污染土壤中微生物群落结构及碳源利用特征

土壤砷污染是我国乃至世界范围内比较严重的环境问题.有关砷污染的生态毒理效应有很多研究,但对砷污染土壤中微生物群落的关注相对较少.本文以我国湖南省石门县雄黄矿地区长期砷污染土壤为例,采用PLFA及BIOLOG微平板技术考察了7个砷(As)污染程度不同的样点以及一个对照样点土壤微生物群落结构及碳源利用特征.结果发现,雄黄矿区存在多种重金属复合污染,除As含量较高以外,镉(Cd)和镍(Ni)的含量也超过了国家土壤环境质量三级标准.雄黄矿区土壤微生物的群落结构受到土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、pH以及镁(Mg)、Cd、铁(Fe)、铜(Cu)含量的显著影响.各样点土壤微生物群落均以细菌为主,占微生物总量的71.54%~80.66%,真菌次之,放线菌最少.雄黄矿区土壤中的有效砷对微生物造成了较严重的胁迫.严重砷污染降低了微生物对于碳源利用的多样性以及均匀度.各样点微生物对于碳源的利用也表现出明显的差异.31种碳源中微生物利用较多的只有7类,分别属于糖类、胺类、羧酸类与多聚物,并且以糖类为主.     

生物质炭影响下土壤呼吸温度敏感性及细菌群落结构的变化

为探究生物质炭对土壤呼吸及微生物群落结构的影响,在不同生物质炭用量及不同温度条件下进行室内土壤培养试验,分析土壤CO₂释放规律、不同有机碳组分的变化以及土壤细菌群落结构特征.结果表明：①生物质炭处理对各温度条件下的土壤呼吸均表现为前期激发和后期抑制的效应,且在培养14 d之后,生物质炭处理显著降低了土壤呼吸温度敏感性Q₁₀值.②就土壤有机碳而言,未添加生物质炭的CK处理土壤惰性有机碳含量的下降幅度随温度升高而增大,对温度变化较敏感,但生物质炭的输入显著降低了土壤惰性有机碳的温度敏感性,使各温度条件下土壤惰性有机碳的降幅收窄,且降幅并未随温度的升高而增大.③16S rDNA高通量测序结果显示,至培养末期,CK处理土壤中马赛菌属（Massilia）的相对丰度随温度升高而降低,且生物质炭的输入显著提高了马赛菌属的温度敏感性,使其相对丰度随温度升高降幅增大.与马赛菌属相反,CK处理土壤中嗜盐囊菌属（Haliangium）的相对丰度随温度的升高显著增加,生物质炭的输入降低了其温度敏感性,使温度梯度间相对丰度差异不显著.本研究表明,生物质炭的输入可显著降低土壤呼吸温度敏感性,这与土壤惰性有机碳温度敏感性的降低及马赛菌属和嗜盐囊菌属相对丰度的改变有关.