苏云金芽胞杆菌基因工程菌WG-001和1125BG在盆栽土壤中的安全性评估

自从遗传改造微生物诞生以来,其安全性问题受到了持续关注和研究.本文报道了苏云金芽胞杆菌基因工程菌WG-001和1125BG在盆栽大白菜的土壤环境中的安全性评估结果.实验结果表明:当用工程菌WG-001和1125BG分别以1013 cfu/cm2和1010 cfu/cm2的高土壤密度喷洒盆栽大白菜后,工程菌菌数迅速上升而后逐渐下降,最后分别以相对较低的菌数水平(105 cfu/g干土样和106 cfu/g干土样)在实验土壤中稳定存在;对土壤中土著细菌群落在有限时间(15d)内产生了一定影响,而对土著真菌与放线菌无显著影响;未发现工程菌WG-001中特异基因发生丢失;未检测到工程菌WG-001和1125BG中特异基因(WG-001为cry1Aa和cry1Ac,1125BG为gfp)向土著细菌、真菌、放线菌和盆栽大白菜的水平转移.本文实验结果显示,高密度喷洒的两种工程菌未显著影响实验土壤环境,具有很高的安全性.同时发现以不同的喷药量喷洒两种工程菌后,在盆栽土壤中其存活水平、菌数降低的速率以及对土著细菌的影响能力都表现出不同的特点.     

植物间作系统在多环芳烃污染农田修复中的应用

采取野外田间原位修复方式,研究经济作物和修复植物单作和问作模式修复多环芳烃污染农田土壤的效果.结果显示,在各试验处理中.玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作修复效果均略低于苜蓿单作和黑麦草单作的,但是,从农业生产经济效益角度来看,玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作具有较大的农业经济效益.玉米/苜蓿间作及玉米/黑麦草间作处理对上壤PAHs总量的降解率分别达到了25%～30%,其中高环PAHs的降解率分别达到了26%～35%.这两个处理土壤微生物数量较多,其中细菌、真菌和放线菌的数量分别为9 ×106～12×106 CFU·g-1、7×104～9×104CFU·g-1和4×105～14×105CFU·g-1,同时,PAHs降解荫数量均高于其他试验处理,达到0.3×105～0.8×105MPN·g-1,占细菌总数的6%～8%,是其他处理的2～3倍.修复植物苜蓿或黑麦草和经济作物玉米间作模式在不影响农业生产的前提下,显著提高了土壤PAHs的降解率,在污染农田土壤修复过程中有着广阔的应用前景.     

气孔开闭与锶叶面吸收的相互影响

叶面吸收是核素长距离迁移进入植物的首要方式,研究气孔开闭与核素叶面吸收之间的相关关系具有重要意义。以研究最为广泛的锶(Sr)作为核素代表,以双子叶乔木红叶石楠叶片为研究对象,用脱落酸(ABA)和激动素(KT)调节气孔的开闭,探讨核素离子的气孔吸收作用及叶面核素吸收对气孔开闭的影响。结果表明:Sr对气孔开启有明显的抑制作用,浓度越高抑制效果越明显;在10 mmol/L的Sr溶液中暴露2 h后,气孔开启度仅为-105.18%;气孔开闭对核素吸收存在显著的影响,开启度越高核素叶面吸收越强;72 h时,Sr单位叶面吸收量为9.61μg/cm2,添加20 mg/L ABA后叶面吸收量下降13.1%(8.35μg/cm2),而添加20 mg/L KT后叶面吸收量增加21.6%(11.69μg/cm2)。     

红假单胞菌PSB07-26对白菜和土壤中毒死蜱的生物降解

毒死蜱是生产中广泛使用的一类有机磷类杀虫剂。应用光合细菌红假单胞菌PSB 07-26(Rhodopseudomonas sp.)对大白菜和土壤中毒死蜱残留的生物修复进行了研究。室内模拟试验结果表明,培养28 d,PSB 07-26对土壤中添加5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg毒死蜱的降解率分别为25.44%、44.57%和44.08%。田间试验结果表明:随着PSB 07-26含量的增加,其对大白菜和土壤中毒死蜱的降解率升高;施用PSB 07-26菌剂6 750 mL/hm2,3 d后对大白菜中毒死蜱的降解率为20.97%,9 d后对菜田土壤中毒死蜱的降解率为39.14%。     

土壤和辣椒中吡唑醚菌酯的残留检测与消解动态研究

研究了土壤和辣椒中吡唑醚菌酯的高效液相色谱检测方法,并在天津、山东济南和浙江杭州进行土壤和辣椒中吡唑醚菌酯残留状况和消解动态规律研究的田间试验.结果表明,在0.05～1 mg/kg的添加水平下,辣椒中吡唑醚菌酯的平均添加回收率为84.59％～92.08％,变异系数为2.44％ ～ 6.81％;在0.03～1 mg/kg的添加水平下,土壤中吡唑醚菌酯的平均添加回收率为82.75％ ～89.74％,变异系数为5.03％ ～6.25％;辣椒和土壤中吡唑醚菌酯的最小检出量均为1.3×10-10g,其中辣椒中吡唑醚菌酯的最低检出质量比为0.005mg/kg,土壤中为0.003 mg/kg.田间残留试验表明,吡唑醚菌酯在土壤和辣椒中的残留消解动态规律符合一级动力学反应模型,在土壤和辣椒中的残留消解半衰期分别为4.5～5.4 d和2.9 ～ 4.7 d.按推荐剂量和1.5倍推荐剂量在辣椒上各喷施18.7％烯酰吗啉·吡唑醚菌酯水分散粒剂3～4次,2次施药间隔为10 d,距最后1次施药5d时,吡唑醚菌酯在辣椒中的最高残留量为0.28 mg/kg,低于国际食品法典委员会(CAC)规定的辣椒中吡唑醚菌酯的最大残留限量标准(0.5mg/kg).     

白洋淀湿地芦苇根际土壤微生物电子传递体系(ETS)活性的研究

微生物电子传递体系(ETS)活性是反映微生物活性的一个重要指标。为了解湿地环境中微生物活性的特征,探讨湿地植物根际土壤微生物活性对湿地生态系统物质循环的影响,以白洋淀湿地典型植物芦苇为研究对象,分析了不同水位条件下芦苇根际土壤微生物ETS活性的季节变化规律。结果表明,根际土壤ETS活性季节变化明显,呈现先上升后下降的趋势。ETS活性在夏季较高,8月前后出现最大值,淹水区、水陆交错区和台地的最大值分别为0.08 mg O_2/(g·h)、0.084 mg O_2/(g·h)、0.13 mg O_2/(g·h),随后逐步下降;在冬季较低,淹水区、水陆交错区和台地的最小值分别为0.027mg O_2/(g·h)、0.037 mg O_2/(g·h)、0.045 mg O_2/(g·h),出现在12月前后,最大值约为最小值的3倍。相关性分析指出其活性变化与气温变化呈显著正相关(p0.01)。不同水位条件下ETS活性从大到小依次为台地、水陆交错区、淹水区。其中,台地区和水陆交错区根际土壤ETS活性与淹水区相比均存在显著差异(p0.01),其活性分别为淹水区的1.8倍和1.2倍。芦苇根际沉积物TN、NH+4及NO_3~-质量比呈现相似的季节变化趋势。最大值出现在6月1日,淹水区、水陆交错区、台地区TN质量比峰值的范围在2.8~3.4 mg/g,NH_4~+质量比峰值的范围在72.0~78.3μg/g,NO_3~-质量比峰值的范围在20.0~28.5μg/g;最小值出现在9—10月,淹水区、水陆交错区、台地区质量比最低值的范围在0.6~1.6 mg/g,NH+4质量比最低值的范围在8.1~15.0μg/g,NO_3~-质量比最低值的范围在5.1~9.7μg/g。其中,水陆交错区ETS活性与土壤中TN和NH+4质量比的相关性极其显著(p0.01),淹水区ETS活性与土壤中NH_4~+质量比相关性极其显著(p0.01),其他条件下ETS活性与土壤中氮素质量比均无显著相关性。由此可见,湿地植物根际土壤ETS活性不仅受到水位和气温变化的影响,还可能与土壤中TN和NH+4含量相关。因此,在评价湿地土壤质量变化时,除考虑土壤微生物量等敏感指标外,还应获得环境因素等其他信息,为正确快速评价土壤微生物群落和土壤质量变化提供参考。     

天津芦苇湿地影响碳储量关键参数的模拟优化

采用室内模拟试验的方法,研究了水位、氮沉降、电导率等单因素对土壤呼吸的影响,以及三因素对土壤碳储量交互影响的响应面优化,并得到了土壤碳储量最大的最优方案。结果表明:对于单因素试验而言,过高或过低的水位及氮沉降梯度均会对土壤呼吸造成不利影响,而电导率的增加对土壤呼吸呈显著抑制作用,当水位、氮沉降、电导率分别为-9 cm、20 g/m2、0.3 d S/m时,土壤90 d累积呼吸总量最大,分别为84.95μmol/(m2·s)、92.88μmol/(m2·s)和85.70μmol/(m2·s);响应面优化分析中,北大港芦苇湿地碳储量的最优方案为水位-5.49 cm,电导率3.52 ds/m,氮沉降13.40 g/m2,在此条件下预测的理论碳储量最大值为8.62 g/kg。该优化方案可为天津滨海湿地资源的合理开发利用及湿地保育政策的制定等提供参考。     

四种氮肥对海甘蓝(Crambe abyssinica)富集镉锌效应及根际土壤细菌群落特性的影响

以Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,通过盆栽试验,研究了相同施氮量的4种氮肥(CO(NH_2)_2、(NH4)_2SO_4、NH_4Cl和NH_4NO_3)对海甘蓝累积Cd、Zn效应及根际土壤细菌群落变化的影响。结果表明,海甘蓝种子对地上部生物量的贡献最大。海甘蓝地上部生物量(b)表现为b(NH_4Cl)b((NH_4)_2SO_4)≈b(NH4NO3)≈b(CO(NH_2)_2),地上部干重占整株干重的96%~98%。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH4Cl和(NH4)_2SO_4显著降低了土壤pH值,促进了土壤Cd和Zn活化,提升了海甘蓝茎、根等部位的Cd和Zn质量比;而NH_4NO_3与CO(NH_2)_2处理间的海甘蓝各部位Cd、Zn质量比并无显著差异。4种氮肥强化处理的海甘蓝Cd和Zn总提取量并未存在显著差异,整株海甘蓝对Cd和Zn的提取量分别为168.12~234.87μg/株和9 090.08~17 429.37μg/株。海甘蓝富集的Cd和Zn主要集中在地上部。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH_4Cl显著降低了海甘蓝根际土壤细菌Chao1,而CO(NH_2)_2、(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3处理间的OTUs、Chao1和Shannon Index均无显著差异。土壤有效Cd和Zn质量比是影响海甘蓝根际细菌丰度变化的最主要环境因素。利用海甘蓝植物提取修复Cd-Zn污染土壤时,应综合权衡强化措施对生物量、土壤pH值、Cd和Zn迁移分布及根际细菌特性的影响,不断优化氮肥施用参数(类型、时间和施用量),以获取最佳提取修复效果。     

还原菌Staphylococcus sp.修复六价铬污染土壤的中试研究

为探索微生物修复的工程化应用前景,开展六价铬污染土壤的微生物还原修复中试研究。通过采集废弃电镀厂场地污染土壤,筛选出1株具有六价铬还原作用的功能菌Staphylococcus sp.。Staphylococcus sp.对六价铬的耐受质量浓度高于200 mg/L,最适pH值为7,适宜温度为25～35℃。研究发现,当土壤六价铬初始质量比为98.00 mg/kg、水土比(mL∶g)为2∶1、添加肉膏蛋白胨(Luria-Bertani, LB)培养基的条件下,Staphylococcus sp.能在21 d内将六价铬全部还原。在污染土壤的微生物治理中试研究中,污染土壤的用量为200 kg,水土比(mL∶g)为2∶1,且周期性地添加LB培养基。土壤中六价铬初始质量比为65.42 mg/kg,Staphylococcus sp.在6 d内对六价铬的还原率达到92.59%,后续24 d土壤中六价铬质量比在2.97～10.85 mg/kg呈现波动状态。结果表明,污染场地筛选出的土著功能菌Staphylococcus sp.具有潜在的工程应用价值。中试研究确定的相关参数能为后期工程化应用提供技术支撑。     

曲霉菌降解机械润滑油的研究

分离出能高效降解机油的真菌并研究其使用方法.从机械润滑油污染的土中分离出2株真菌,GXUA和GXUB.形态鉴定为曲霉属(Aspergillus)菌.rDNA的ITS序列同源性分析表明,GXUA与A.tubingens,GXUB与A.fumigatus菌株SRRC 43完全同源.根据均匀设计的油-矿质液中的摇床发酵结果,混合菌体对机油的降解效率高于单菌株,最佳发酵条件为25 g菌丝体/L矿质液,pH=5.0,26 ℃.在此条件下,于10 g机油/L矿质液中摇床发酵9 d,其降解效率为95.90%.液-质色谱分析表明,混合菌能降解机油中700～900 Dt的大分子.用两菌株的孢子和其他两种生物材料试制了实验室级的颗粒(直径1 cm)生物制剂.在实验室级水平上,按500粒/m2水面和150粒/kg土用量分别处理具有约2 mm厚油膜的水(自来水和海水)和50 g机油/kg土的土壤,处理后的水和土壤中残余油量符合国家有关环境污染控制标准,添加油酸钠和H2O2能够显著提高降解效率.     

溴氰菊酯和吡虫啉在甘蓝中的残留及消解行为研究

研究了溴氰菊酯和吡虫啉在甘蓝中残留的仪器检测方法,并在天津、山东和江苏连续开展了2 a溴氰菊酯和吡虫啉在甘蓝中残留状况和消解动态规律研究的田间试验。结果表明,在溴氰菊酯和吡虫啉的添加质量比分别为0.025~0.5 mg/kg和0.025~1 mg/kg的水平下,甘蓝中溴氰菊酯的平均添加回收率为92.19%~102.48%,变异系数为2.98%~9.46%;吡虫啉平均添加回收率为94.58%~100.30%,变异系数为0.85%~4.10%。甘蓝中溴氰菊酯和吡虫啉的最小检出量分别为0.1 ng和0.5 ng,甘蓝中溴氰菊酯和吡虫啉的最低检出质量比均为0.025 mg/kg。田间试验表明,在甘蓝莲座期施用20%溴氰菊酯.吡虫啉悬浮剂1次,溴氰菊酯和吡虫啉在甘蓝中的消解动态符合一级动力学反应模型,溴氰菊酯和吡虫啉在甘蓝中的残留消解半衰期分别为4.4~8.8 d和5.9~8.6 d。按照推荐剂量和1.5倍推荐剂量在甘蓝中施用20%溴氰菊酯.吡虫啉悬浮剂3~4次,2次施药间隔7 d,距最后一次施药10 d时,溴氰菊酯在甘蓝中的最高残留量低于GB2763—2005《食品中农药最大残留限量》规定的溴氰菊酯在甘蓝中的最大残留限量(0.5 mg/kg),以及NY 1500.5.6—2007《农产品中农药最大残留限量》规定的吡虫啉在甘蓝中的最大残留限量(1 mg/kg)。     

好氧颗粒污泥生物吸附酸性红B的试验研究

为了考察灭活好氧颗粒污泥(Aembic cranular Siudge,AGS)生物吸附偶氮染料酸性红B(Acid Red B,ARR)的能力,对初始pH值、吸附剂用量、ARB初始浓度以及NaCl浓度等条件对生物吸附的影响进行了批式试验.结果表明,初始pH值是影响ARB生物吸附的最苇要因素,最佳pH值为2.0.平衡吸附量随ARB初始浓度的增加而增加,随吸附荆浓度和NaCl浓度的增加而减少.通过傅立叶红外光谱分析得出AGS上的化学官能团(如胺基、羧基和羟基等)是吸附酸性红B的活性位置.研究表明,灭活ACS可以作为一种低成本的生物吸附剂来去除偶氮染料ARB及类似染料.     

偶氮染料的光汗协同降解及其生成芳香胺的测定

以活性艳红X-3B为目标染料,选择AATCC标准人工汗液在光照条件下进行偶氮染料的降解反应.通过测定降解过程中紫外-可见吸收光谱的变化,表征了光汗协同对偶氮染料降解过程的影响.结果表明,光照与汗液对偶氮染料的降解脱色具有明显的协同作用.汗液中有机组分对偶氮染料的光汗协同降解起主要作用,但汗液中的无机盐组分对偶氮染料的降解脱色有一定的抑制作用.在相同辐照时间下,染料的降解脱色率随辐照强度的增加而增加,光强为2.68 mW/cm~2辐照240 min时,模拟水样中活性艳红X-3B的降解脱色率达35%以上.光汗协同降解反应过程中-lnA_t/A_0与t的关系符合一级动力学方程;反应的速率常数随光强的增加而增大.通过采用纤维膜保护液相微萃取和毛细管电泳联用的方法,实现了活性艳红X-3B光汗协同降解过程中生成苯胺的测定.     

叶甜菜对土壤中汞的吸收分配及土壤汞安全阈值研究

为保障土壤汞污染地区叶甜菜的安全生产,通过土壤模拟试验方法,研究了叶甜菜对土壤汞的吸收、分配及其安全生产的土壤汞质量比临界值。结果表明:1)土壤中有效态汞占全汞的比例很低,各处理均在2.5%以下;2)叶甜菜生长对土壤汞污染有较强抗性,但不同器官间存在差异;3)叶甜菜根系对土壤中汞的吸收能力较强,但向地上部的转运能力较弱,根系对土壤汞富集系数为5.16%~9.30%,地上部器官富集系数仅0.16%~1.64%,各汞处理为0.16%~0.48%;4)叶甜菜根系汞质量比与土壤汞质量比间的关系为乘幂关系,而茎和叶柄、叶片汞质量比与土壤汞质量比间的关系为直线关系;5)叶甜菜根系、茎和叶柄、叶片中汞质量比符合国家标准(10μg/kg,GB 2762—2012)的土壤汞质量比安全阈值分别为0.21 mg/kg、5.12mg/kg、3.23 mg/kg。     

重庆丘陵山区石灰性黄壤呼吸特征及影响因素

采用静态暗箱一二氧化碳红外分析仪法研究了重庆丘陵山区石灰性黄壤土壤呼吸特征及影响因素.结果表明,土壤呼吸速率呈现季节性动态变化特征,冬季较低,夏季较高,与地温的季节动态变化基本一致;土壤呼吸与地温之间呈指数关系,其中与5 cm地温的相关性最好;不同土层、不同处理的Q10值不同,变化范围为1.67～2.69.不同田间管理措施对土壤呼吸速率有明显影响,表现为施肥土壤＞未施肥处理,种植作物土壤＞裸地;化肥使种植作物土壤的年平均呼吸速率增加70.8%,化肥、粪肥共同作用增加129%;与裸地相比,单种作物不施肥不能显著增加土壤CO2排放.裸地春、秋、冬季的土壤呼吸速率与土壤水分呈直线关系,决定系数R2=0.414,P＜0.01.在夏季,种植作物未施肥和施化肥处理两者也呈直线关系,R2分别为0.5361和0.4261(P＜0.05),其他季节两者未表现出明显的规律性.     

海南岛香蕉园土壤肥力现状及变化趋势分析

对海南岛5大香蕉种植区(乐东、东方、昌江、临高、儋州)各大香蕉基地的共计57蕉园土壤样品及与之对应的20个对照样品进行了pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙镁、有效硫、有效铜锌及有效硼含量分析.结论如下:1)海南岛各大香蕉基地由于管理水平不同,其土壤肥力水平差异相当明显,以乐东地区蕉园土壤肥力为最低.2)全区蕉园土壤较对照土壤pH值降低(下降0.27～0.91个单位);有机质质量比降低(下降0.009～0.063g/kg);碱解氮质量比降低(下降0.72～22.75 mg/kg);速效磷大量积累(上升17.4%～1552.4%);速效钾质量比增加缓慢(上升161.94～312.18 mg/kg);中量元素交换性钙、速效硫含量有一定幅度的增加(Ca上升0.39～3.94cmol/kg,S上升1.52～43.00mg/kg);交换性镁有下降趋势(下降0.01～0.15 mg/kg);微量元素中速效性铜有增加趋势(上升0.16～1.49mg/kg)而速效锌、速效硼有下降趋势(Zn下降0.10～2.04mg/kg,B下降0.01～0.04mg/kg).     

基于超高效液相色谱串联质谱法的番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留测定

建立了番茄果实和土壤中氟吡菌胺残留的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法。用乙腈水溶液提取样品中的氟毗菌胺,以C_(18)柱为分析柱、乙腈-甲酸水溶液为流动相,采用超高效液相色谱-串联质谱多反应监测、电喷雾正离子源、外标法定量。氟吡菌胺在0.05~1.00 mg/L范围内与峰面积呈良好的线性关系,线性方程为y=6964.10x-143.28,决定系数为0.996 8。向对照番茄果实、对照土壤中分别添加氟吡菌胺标样,使其添加量分别为0.10 mg/kg、0.40 mg/kg和2.00 mg/kg,平均回收率分别为92.43%~103.32%和92.75%~104.46%,相对标准偏差分别为3.8%~4.9%和3.4%~4.4%。番茄果实和土壤中氟吡菌胺的定量限分别为1.0μg/kg和1.7μg/kg,检出限分别为0.3μg/kg和0.5μg/kg。     

潮土施镍对小白菜的生物效应及其临界值研究

研究潮土施Ni对盆栽蔬菜的生态效应,并通过小白菜生物量的变化、地上部茎叶Ni质量比及土壤有效态Ni质量比来表征土壤Ni污染的毒性临界值.结果表明,潮土施Ni对蔬菜未表现出增产效应.施Ni量低于25 mg/kg,其生物产量无明显降低.随施Ni量的增加,生物产量呈显著下降,生物量变化与Ni质量比呈高度负相关.潮土施Ni增加茎叶和根系中Fe,Mn,Ca,Mg元素质量比,降低Cu,Zn元素质量比.4种性质不同的提取试剂提取的土壤有效态Ni质量比与植物Ni吸收均呈高度正相关,较好地反映了植物的危害状况,且以DTPA提取效果最佳.以生物减产量突变点为依据,确定潮土施Ni毒害临界值为:土壤全量Ni为41.86 mg/kg,有效态Ni质量比为2.55mg/kg(DTPA)和茎叶Ni质量比为22.39 mg/kg.