土壤重金属污染的植物修复技术

土壤重金属污染的植物修复技术是土壤重金属污染治理的重要方法.分析了土壤重金属污染植物修复的必要性、土壤重金属污染的植物修复技术(植物萃取技术、根际过滤技术、植物固化技术、植物挥发技术)、重金属超累积植物的筛选与植物修复技术的应用,以及云南省开展土壤重金属污染的植物修复工作的前景.     

低分子有机酸强化植物修复重金属污染土壤的作用与机制

植物修复是利用植物的物理、化学作用去除污染土壤中重金属的技术方法,可以减少二次污染物的产生,具有经济可行性.低分子有机酸（LMWOAs）具有生物降解性和环境友好性,在重金属污染土壤植物修复中具有较强的应用潜力.综述了LMWOAs在植物修复中的作用机制,主要包括：①调控根茎叶发育,增加植物生物量,强化植物富集效果;②增强光合作用,提升植物抗性,提高对重金属的耐受能力;③改变根际土壤性质,提高根际微生物活性,促进对重金属的吸收;④改变重金属形态,减轻重金属毒性,提高转运效率.最后阐述了LMWOAs强化植物修复重金属污染土壤的优缺点及应用,提出了LMWOAs在重金属污染土壤植物修复中的研究方向,这对LMWOAs在未来植物修复中的研究和应用具有科学意义.     

重金属污染土壤螯合诱导植物修复研究进展

土壤重金属污染来源广泛、危害严重,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术是在化学修复、植物修复的基础上发展起来的,具有绿色环保、经济高效等优点,在重金属污染土壤修复领域具有很大的发展空间。本文在综合螯合诱导植物修复技术发展概况的基础上,系统介绍了螯合剂种类、螯合剂施入时间、施入方式、浓度与剂量、不同富集植物以及土壤理化性质等对重金属污染土壤修复效果的影响及国内外研究概况,综述了螯合诱导植物修复技术的作用机理及其环境风险研究进展。最后,提出了重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术还有待深入研究的有关问题。     

微生物强化植物富集重金属的机理

目前,全国有10%以上的耕地受到重金属污染,严重威胁了人类健康和生态系统安全。植物-微生物联合修复技术作为一种微生物强化植物修复技术,具有高效、低耗、安全等优点,修复重金属污染土壤具有极大的潜力,逐渐成为国内外研究热点。植物-微生物联合修复技术是一种微生物强化植物修复技术,用来修复重金属污染的土壤,文主要论述了微生物强化植物富集重金属的机理。     

重金属污染土壤的植物修复研究进展

土壤中的重金属污染一直是国际难题。植物修复,利用绿色植物吸附、去除土壤中的重金属或使其无害化。与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性。本文主要对土壤重金属污染植物修复的研究现状与作用机理进行综述。     

重金属污染土壤的植物修复及其机理研究进展

土壤污染是急需解决的环境问题,植物修复技术利用超积累植物吸收土壤中的重金属,达到清除土壤重金属污染。介绍了植物修复技术方法和植物修复的作用机理及研究进展,植物修复技术方法主要包括植物萃取技术、植物转化技术、植物挥发技术和植物稳定技术;植物修复的作用机理主要包括植物吸收重金属的生理学、分子生物学机理,重金属在植物体内亚细胞分布和化学形态,植物对根际土壤重金属的活化以及植物体内的金属有机配位体的研究进展。     

重金属污染土壤的植物修复及超积累植物的研究进展

植物修复技术是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的生态技术.重金属超积累植物及植物修复技术是当前国内外学术界研究的热点领域之一.植物修复重金属污染的机制主要是植物对污染物的吸收、累积和转化,具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点.综述了近十几年来国内外植物修复重金属污染的现状及超积累植物机理,探讨植物修复技术目前尚存在的某些不足及今后努力的方向.     

重金属污染土壤修复中杂草资源的利用

对重金属污染土壤植物修复基本原理、作用方式及亟待解决的问题进行了论述,认为现有修复植物均不同程度存在一些弱点,还难以大规模应用于修复实践。杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有修复植物的缺点和不足,是较理想的植物修复资源。结合笔者的研究情况,对杂草资源在重金属污染土壤植物修复中的利用方式、修复植物筛选方法进行了论述,而且在植物修复生物量处理方面也进行了讨论,试图为重金属污染土壤植物修复进一步发展提供科学依据。     

植物促生菌在重金属生物修复中的作用机制及应用

重金属污染是导致生态和环境退化的主要因素之一.土壤重金属污染会降低土壤质量、农作物产量和品质,甚至威胁人类健康.因此,优化土壤重金属污染治理措施,对于农业高产优质可持续具有重要意义.诸多国内外学者在重金属污染植物修复方面开展了大量研究,但由于受土壤和气候环境条件的影响,其修复效率受到制约.微生物与植物的协同修复被认为是环境胁迫条件下提高重金属污染修复效率的一种有效手段.耐重金属的植物促生细菌（PGPB）不仅可以促进植物生长,提高对生物胁迫（如病原菌）和非生物胁迫（如干旱、高盐、极端温度和重金属等）的抗性,还可以改变土壤中重金属的生物利用度和毒性,从而提高植物对重金属的修复效率.系统地梳理了耐重金属的PGPB在促进植物生长,增强植物抗逆性和影响重金属生物利用度方面的作用机制,并进一步综述了近年来国内外关于PGPB在生态修复中的应用和研究进展.     

植物—微生物联合修复重金属污染土壤研究

本文分析了植物-微生物联合修复重金属污染机理,以及修复技术常见形式,探讨了植物-微生物联合修复重金属污染土壤的影响因素,展望了后期的研究重点和方向,对土壤修复研究具有积极的参考意义。     

Density and nutritional condition of carabid beetles in wildflower areas of different age

Density and nutritional condition of the five carabid beetle species Agonum mülleri, Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, Pterostichus vernalis and Poecilus cupreus was studied. Carabids were caught in sixteen 1–4-year-old wildflower areas, identified and counted, their nutritional condition was calculated and calculations were related to habitat parameters (i.e. wildflower area age, vegetation cover, soil water content, habitat size, surrounding landscape composition) and sex.Whereas the number of Anisodactylus binotatus caught responded positively to succession in wildflower areas, A. mülleri numbers tended to decrease and the other three species were unaffected. In a stepwise multiple regression species affiliation, sex and age of wildflower area explained together 98.5% of the variance in the pooled nutritional condition of Anchomenus dorsalis, Anisodactylus binotatus, A. mülleri and P. vernalis. Age of wildflower area alone explained 61.7% of the variance and age increased the nutritional condition of carabids. Correspondingly, nutritional condition of Poecilus cupreus was positively correlated with the age of wildflower area. Overall, the nutritional condition of the carabid assemblage studied increased from the first to the second year and then remained stable. To keep the proportion of 1-year-old wildflower areas low, wildflower areas should therefore be maintained for several years to improve the life conditions of carabid beetles and to enhance their beneficial effects in agroecosystems.     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

Augmentation of tribenuron methyl removal from polluted soil with Bacillus sp. strain BS2 and indigenous earthworms

Tribenuron methyl (TBM) is a member of the sulfonylurea herbicide family and is widely used worldwide. In this study, TBM-degrading bacteria were enriched with TBM as potential carbon, nitrogen or sulfur source, and 44 bacterial isolates were obtained. These isolates were phylogenetically diverse, and were grouped into 25 operational taxonomic units and 14 currently known genera. Three representatives, Bacillus sp. strain BS2, Microbacterium sp. strain BS3, and Cellulosimicrobium sp. strain BS11, were selected, and their growth and TBM removal from culture broth were investigated. In addition, indigenous earthworms were collected and applied to augment TBM degradation in lab-scale soil column experiments. Results demonstrated that Bacillus sp. strain BS2 and earthworms significantly increased TBM removal during soil column experiments.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

生物炭对华北农田土壤N2O通量及相关功能基因丰度的影响

为了探寻施用生物炭对农田土壤氧化亚氮(N_2O)的减排效果和机制,于2015年3月27日至6月5日,利用盆栽实验研究了施用生物炭(CK,C1:5%,C2:10%,C3:15%,C4:30%)(质量分数)对华北农田土壤N_2O通量、氨单加氧酶(amo A)、亚硝酸盐还原酶(nir S、nir K)以及氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度的影响.结果表明:(1)施用低量生物炭(5%)能够促进N_2O排放,施用中、高量生物炭可以起到抑制N_2O排放的效果,且生物炭用量为15%时减排效果最佳.(2)实验初期,施用生物炭对土壤硝化反硝化基因丰度影响较大,AOA和nir S基因丰度与生物炭施用量呈极显著正相关关系,nir K基因丰度与生物炭施用量呈显著正相关关系,AOB和nos Z基因丰度与生物炭施用量呈显著负相关关系;实验末期,AOA丰度与生物炭施用量表现为显著负相关关系,AOB丰度与生物炭施用量表现为显著正相关关系.(3)实验初期,N_2O排放通量与AOA、nir S基因呈现极显著的负相关关系,说明在土壤含水量较高的条件下,N_2O的产生受AOA、nir S基因丰度控制调节;实验末期,N_2O排放通量与nos Z基因呈现极显著正相关关系,说明在土壤含水量较低的条件下,N_2O的产生受nos Z基因丰度控制调节.本研究结果表明施用生物炭能够增加硝化反硝化功能基因丰度,并降低N_2O的排放,为华北农田合理施用生物炭提供了一定的理论依据.     

江苏陆地海岸线绿潮藻种类组成及分布特征

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%;岸滩上绿潮藻主要生长在沿岸石堤、养殖围坝和植被较浅相对稀疏的草滩上,绿潮藻种类组成主要有浒苔(Ulva prolifera)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和缘管浒苔(Ulva linza).1—3月浒苔为主要优势种,4—5月曲浒苔为主要优势种,缘管浒苔在历次调查中其湿重生物量均很低.5月岸滩上固着绿潮藻量约36.7 t,不及海上飘来附着在岸滩上绿潮藻量的1/10,岸滩上固着绿潮藻中浒苔的量约为同期海上飘来浒苔湿重生物量的0.6%,岸滩堤坝不会是引起绿潮暴发的主要源头.     

芦竹和木本植物间种修复重金属污染土壤

通过温室盆栽实验,研究草本植物芦竹与木本植物构树、桑树间种修复重金属污染土壤的潜力.结果表明,重金属污染土壤上芦竹与构树、桑树间种有利于植物的生长,提高植物对污染土壤中重金属的富集能力,并有效改善土壤酶活性.重金属污染土壤上单种芦竹、构树和桑树的叶片光合色素含量随着修复时间的延长呈下降趋势,而芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,构树叶片叶绿素a和类胡萝卜素含量,桑树叶片叶绿素b和类胡萝卜素含量均与修复初期(90 d)相比无显著差异;桑树叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量较单种桑树分别显著(P 0. 05)提高99. 1%、177. 1%和119. 9%,且整株生物量显著(P 0. 05)提高26. 1%.芦竹-构树间种下植物地上部分Pb和Zn总量较单种芦竹分别显著(P 0. 05)提高171%和124%;芦竹-桑树间种下植物地上部分As和Pb总量较单种桑树和芦竹修复分别显著(P 0. 05)提高150%和76. 5%.芦竹与构树、桑树间种修复270 d后,污染土壤中As、Cd、Pb和Zn的赋存形态无明显变化,而且土壤脲酶、酸性磷酸酶和总磷酸酶活性明显优于部分单一植物修复.上述结果表明,芦竹与构树、桑树间种可有效用于重金属污染土壤修复,还可改善污染土壤的环境质量.     

Spatial heterogeneity of cyanobacterial communities and genetic variation of Microcystis populations within large, shallow eutrophic lakes (Lake Taihu and Lake Chaohu, China)

Cyanobacteria, specifically Microcystis, usually form massive blooms in eutrophic freshwater lakes. Cyanobacterial samples were collected from eight sites of both Lake Taihu and Lake Chaohu in late summer to determine the diversity and distribution pattern of cyanobacteria and Microcystis in large, shallow, entropic lakes with significant spatial heterogeneity and long-term Microcystis bloom. Molecular methods based on denaturing gradient gel electrophoresis and clone library analysis were used. A similar heterogeneous distribution pattern of cyanobacteria in both lakes was observed. Most parts of these two lakes with high trophic level were dominated by Microcystis. However, in the regions with low trophic levels as well as low concentrations of chlorophyll a, Synechococcus occupied a considerable percentage. Different morphospecies and genotypes dominated the bloom-forming Microcystis populations in these two lakes. Microcystis viridis and Microcystis novacekii were dominant in Lake Chaohu, whereas Microcystis flos-aquae was dominant in Lake Taihu. Only 2 of the13 Microcystis operational taxonomic units were shared between these two lakes. Analysis of molecular variance based on 16S to 23S internal transcribed spacer sequences indicated the significant genetic differentiation of Microcystis between these two lakes (F_st = 0.19, p < 0.001). However, only 19.46% of the genetic variability was explained by the population variation between lakes, whereas most (80.54%) of the genetic variability occurred within the lakes. Phylogenetic analysis revealed no phylogeographic structure of Microcystis population in these two lakes, as illustrated by their cosmopolitan nature. Our results revealed that spatial heterogeneity within lakes has more impact on the cyanobacterial diversity than geographical isolation in a local scale.     

城市污水再生处理过程中病原性原虫的去除特性

通过定期监测北京市某城市污水再生处理过程各单元出水中的隐孢子虫和贾第鞭毛虫(两虫)浓度,系统考察了污水再生处理系统对两虫的去除特性.结果表明,原污水、初沉池出水、二沉池出水、絮凝沉淀池出水和砂滤池出水中隐孢子虫的平均检出量分别为238、179、6、1、0.3个·L-1,贾第鞭毛虫的平均检出量分别为1 568、1048、22、4、0.6个·L-1.污水再生处理系统对隐孢子虫和贾第鞭毛虫的总去除率分别为2.98log(99.895%)和3.46log(99.965%).一级处理工艺对污水中两虫的去除效果并不理想,去除率分别只有0.13log和0.18log.二级生物处理对两虫的去除贡献最大,去除率分别达1.50log和1.67log.污水深度处理工艺(絮凝-沉淀-砂滤)能有效提高两虫的去除效果.污水厂进水中的两虫检出量随季节变化,雨季较低,旱季较高.     

Vegetation dynamics after compost amendment in a Mediterranean post-fire ecosystem

On Mediterranean calcareous soils, high fire frequency induces soil impoverishment and the development of stable Quercus coccifera garrigues. Organic amendment could increase soil fertility levels, and could alter the vegetation dynamics and the established dominance relationships. In this study, the plant cover evolution is monitored in an amended burnt shrub during two years. Three treatments are studied: control (D0), 50 t ha⁻¹ (D50) and 100 t ha⁻¹ (D100) of fresh co-composted sewage sludge and greenwastes.First, the spreading process leads to the squashing of the vegetation, whose intensity reaches a threshold on D100 and limits the woody species’ recovery after amendment. Consequently, the dominant herb Brachypodium retusum is favoured. On D50, woody species are favoured compared to herbs, probably due to the space colonization strategy of Q. coccifera after squashing. Thus, compost at both rates favours the two dominant resprouter species until they have colonized all the free space created by squashing.Secondly, compost has some fertilizing effects on Rosmarinus officinalis and Ulex parviflorus, that improves their cover on D50. However, compost also increases U. parviflorus’ sensitivity to drought.At the end of the experiment, a third compost effect appears, as seeder cover becomes greater than D0 on D50. After amendment, compost covers rocky stones, which creates a new territory where species with superficial rooting can establish (mulch effect).