重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复

阐述了微生物与重金属间的相互作用 ,指出土壤重金属污染影响微生物活性、生物量 ,且重金属对微生物具有一定的生态毒性。可通过微生物的氧化 还原作用、生物吸附富集和溶解作用 ,达到修复重金属污染土壤的目的。     

重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复

阐述了微生物与重金属间的相互作用，指出土壤重金属污染影响微生物活性、生物量，且重金属对微生物具有一定的生态毒性。可通过微生物的氧化-还原作用、生物吸附富集和溶解作用，达到修复重金属污染土壤的目的。     

菲污染土壤黑麦草/苜蓿间作修复效应

多环芳烃类化合物(PAHs)是环境中普遍存在的持久性有毒有机污染物,因具有强烈的"三致"作用,业已引起各国环境科学工作者的广泛关注,PAHs污染土壤的修复也已成为环境科学与工程领域的研究热点。以菲为PAHs的代表,研究了黑麦草/苜蓿间作对多环芳烃(菲)污染土壤的修复效应。通过温室盆栽模拟实验,观察到5 mg/kg和50 mg/kg污染水平没有明显抑制黑麦草和苜蓿的生长;黑麦草/苜蓿间作促进了植物对土壤菲的吸收,且间作体系根系富集系数大于单作;土壤中菲的可提取浓度随时间的延长逐渐减少,在菲重度污染土壤上,黑麦草/苜蓿间作修复效果明显优于单作,菲去除率可高达90.53%。因此,对于重度PAHs污染土壤该体系是一种有实际应用价值的间作修复体系。     

锑矿区土壤重金属污染及优势植物对重金属的富集特征

通过野外调查采样,分析了冷水江锑矿区4个采样点土壤和优势植物中重金属含量,以及矿区生长的5种优势植物对Sb、As、Cd、Pb、Cu和Zn的的吸收与富集能力及其富集特性。结果表明,矿区土壤中6种重金属元素的平均含量均超出湖南省土壤背景值和全国土壤背景值,土壤受Sb污染最严重,其次是Cd、As的污染。5种优势植物淡竹叶、苎麻、芒草、狗尾草和白背叶体内Sb、As的含量都超过正常范围,具有修复矿区土壤Sb、As污染的潜力。其中苎麻对Sb的富集系数和转运系数均大于1,满足Sb超富集植物的基本特征,可作为生态恢复的先锋植物;芒草对Cd的富集系数和转运系数都大于1,对重金属有较强的耐性,作为重金属污染的修复植物具有较好的应用前景。     

耐受重金属的芘降解真菌的筛选及芘降解动力学研究

为了提高复合污染土壤修复的微生物资源的丰富度,为混合菌群修复污染土壤积累资料,利用多环芳烃-重金属双抗培养基在污染土壤中筛选得到一株对Cu和Cd有高耐受性的芘降解真菌,经分子生物学鉴定为米曲霉。探究了米曲霉对芘污染水体的降解效果及对重金属Cu和Cd的耐受程度,利用缺乏生长基质的毒性抑制动力学模型对芘单基质降解过程进行了拟合,以期为后续共代谢、固定化的研究及实际工程应用提供一定的理论支撑。结果表明:(1)米曲霉以芘为单基质代谢时,降解率为33%;(2)米曲霉对重金属Cu和Cd的耐受浓度分别为500 mg/L和50 mg/L,分别高出国家土壤重金属二级标准5倍和83倍;(3)米曲霉对单基质芘的降解符合Crridle提出的毒性抑制动力学简化模型Sc=Sc0·Tb*cX0(1-e-bt)(R2=0.9237)。芘初始浓度Sc0=80 mg/L,米曲霉投加量X0=85 mg/L时,数值拟合得到内源呼吸常数b=0.027,生物转化量Tb*c=0.2875。该米曲霉对单基质芘及重金属Cu和Cd表现出一定的降解性能及耐受性能,故可经过适当强化后作为多环芳烃-重金属污染土壤的微生物修复菌种。     

植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复

为了研究植物对Cd-B[α]P复合污染土壤的修复效果,本研究采取实验室模拟实验的方法,通过种植黑麦草、芥菜、苜蓿和高羊茅,进行Cd、B[α]P污染土壤修复植物的筛选。结果表明,芥菜和黑麦草对土壤中有效态Cd均有富集能力。黑麦草对B[α]P污染土壤修复效果比苜蓿、高羊茅的修复效果强,75 d时,平均富集系数最高为1.1。在Cd-B[α]P复合污染土壤植物修复效果的研究中,选择在土壤中种植黑麦草,结果表明,黑麦草对Cd-B[α]P复合污染土壤中Cd和B[α]P有良好地去除作用,75 d时,分别达到58.55%和89.95%。     

铜、镉复合污染红壤对黑麦草生长和土壤酶活性的影响

采用石灰石调节红壤酸性后,利用对铜、镉具有一定耐性的高产牧草黑麦草修复铜、镉复合污染土壤。分析黑麦草的生长、生理生化指标以及土壤中酶活性的变化,探索在修复铜、镉复合污染红壤的同时又满足饲料作物安全种植的土地利用方式。结果表明,对于弱酸性红壤（pH 6.0左右）,土壤铜全量较低时（〈50 mg/kg）,黑麦草的生物量、叶...     

对二氯苯污染土壤的植物修复研究

采用种植物的方法.对以对二氯苯(PDCB)为代表的多氯代有机污染物(PCOPs)污染土壤的植物修复进行了研究.以黑麦草、紫花苜蓿和大蒜作为供试植物.在PDCB为1 856μg/kg的污染土壤中种植90 d,研究了不同植物条件下土壤中PDCB的降解情况.结果表明,与空白对照相比.种植物大大提高了土壤中微生物的数量和酶的活性.试验结束后,种植黑麦草、紫花苜蓿和大蒜后,PDCB分别降低82.44%、62.82%和59.59%.种植黑麦草时PDCB降解最快,对PDCB污染土壤修复的效果最好.     

中原油田石油污染土壤原位生物修复技术实验研究

通过实验室选择性富集培养,从中原油田石油污染土壤中获得了能以中原原油为碳源快速生长的石油降解菌群。结合黑麦草（Ryegrass）和苜蓿（Alfalfa）,采用该降解菌群对原油污染土壤进行了原位生物联合修复实验。接入降解菌的实验区分种植黑麦草、种植苜蓿、未种植区,另设黑麦草区和空白区。经过99 d的生物修复,石油烃累计降...     

表面活性剂强化甲基营养型芽孢杆菌修复柴油污染土壤

使用吐温80(Tween80)、鼠里糖脂(RL)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基苯硫酸钠(SDS)强化甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)修复柴油污染土壤,研究了表面活性剂对甲基营养型芽孢杆菌的影响。结果表明:甲基营养型芽孢杆菌可以较好地降解柴油,但由于土壤的吸附,土壤中柴油的修复效率较低,仅为22.68%;因此,需要使用表面活性剂进行强化。浓度为3 000 mg·L~(-1)的SDBS和SDS、2 000 mg·L~(-1)的Tween80、500 mg·L~(-1)的RL具有较好的洗脱效果。微生物毒性实验表明,Tween80和RL对甲基营养型芽孢杆菌具有促进作用,可以用于强化修复柴油污染土壤。2 000 mg·L~(-1)Tween80强化甲基营养型芽孢杆菌修复柴油土壤的修复效果(46.11%)优于500 mg·L~(-1)RL的修复效果(45.32%),同时具有较好的经济性,具有较好的应用前景。     

多环芳烃降解菌的筛选及其在焦化场地污染土壤修复中的应用

经过富集、分离和纯化,从沈阳某焦化厂多环芳烃(PAHs)污染土壤中获得7株菌株B1~B7。通过初步降解实验和血平板实验,发现B4、B5、B7在15d时对PAHs总降解率均高于40%,为高效PAHs降解菌,B2为高效表面活性剂产生菌。将B4、B5、B7分别与B2等质量混合后对PAHs进行降解,发现添加B2可提高PAHs总降解率,B4+B2对PAHs的总降解率最大,在9d时平均值达到45.9%。经形态观察和16SrRNA基因序列比对,鉴定B2和B4分别归为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。接种B4+B2进行微生物修复实验,结果表明,接种B4+B2对PAHs污染土壤的微生物修复有明显的强化作用,在60d时PAHs总降解率达到48.1%;接种B4+B2对中环(4、5环)PAHs降解率的提高尤为明显,7种中环PAHs的平均降解率比不接种菌株的对照组提高29.6百分点。     

植物混种原位修复多环芳烃污染农田土壤

通过比较实验前后土壤微生物主要类群数量、PAHs降解菌数量、土壤PAHs含量和植物不同部位PAHs含量变化,评价植物单种和混种野外原位修复多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的效果。结果显示,150 d天生长期内,黑麦草/小麦混种及黑麦草/蚕豆混种修复效果最好,对土壤PAHs总量的降解率分别达到了59.4%和64.8%。同时,这2个混种处理土壤细菌、真菌和PAHs降解菌数量分别显著高于相应的小麦、蚕豆和黑麦草单种处理。植物不同部位PAHs含量高低次序为根部>茎叶≈籽粒。混种模式下,蚕豆和小麦不同部位PAHs含量比单种模式的不同程度降低,特别是籽粒部。植物混种模式不仅显著提高了土壤PAHs的降解率,还降低了农作物体内PAHs含量,实现了边生产边修复,在污染农田土壤修复领域有着广阔的应用前景。     

产黄青霉浸出修复重金属污染土壤

采集铅锌冶炼厂周边表层土壤,分析其污染情况,并用产黄青霉菌浸出修复,用正交法考察温度、培养基pH值和浸出时间对浸出率的影响,拟寻找最佳修复方案。结果表明:根据GB 15618-95二级土标准值,铅锌冶炼厂周边表层土壤中Zn和Cd已达重度污染程度,Cu达中度污染,Pb为轻度污染,Cr未污染;综合污染指数表明铅锌冶炼厂周边表层土壤已达严重污染程度;Pb和Zn的最适浸出温度为30℃,Cd和Cu的最适浸出温度为20℃;当培养基pH值为7.0时,Pb、Zn、Cd和Cu的浸出率之和最高,Pb和Zn的浸出率之和均在浸出7 d时最高。极差分析表明,培养基pH值和浸出时间是影响产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的主要因素;方差分析表明,培养基pH值和浸出时间对Zn的浸出率影响显著,3种因素对Pb、Cd和Cu浸出率的影响均不明显。当温度为30℃,pH值为7.0,浸出7 d时各重金属的浸出率均最高,故产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的最优方案为A2B2C3。     

黑麦草对土壤中残留抗生素的降解及其对微生物活性的影响

为了研究抗生素污染土壤的修复方法,利用黑麦草对土壤中残留抗生素进行降解,并探讨土壤微生物生态活性及根系体表特征的响应。结果表明:黑麦草对土壤中四环素、金霉素、恩诺沙星、洛美沙星、环丙沙星、诺氟沙星的降解速率均显著大于对照(p0.05)。黑麦草对四环素类抗生素的降解率为19.1%~27.7%,其中金霉素的降解率最高,为11.4%~27.7%;而磺胺类中的磺胺二甲基嘧啶的降解率最低,仅为3.4%~8.3%;喹诺酮类的降解率为15.3%~28.8%,其中洛美沙星、恩诺沙星的降解率分别为15.3%~28.8%、14.2%~28.0%。同时,种植黑麦草缓解了抗生素对土壤微生物活性的抑制作用,在种植黑麦草的土壤中,微生物的呼吸强度和氨化强度分别是未种植黑麦草土壤的4.5和1.9倍。另外,植物根系的生长与土壤中抗生素的残留量有一定的相关性,黑麦草根系总表面积与土壤抗生素总残留量呈显著负相关关系(r=-0.948,p0.05)。     

表面活性剂强化植物-微生物联合修复双对氯苯基三氯乙烷污染土壤研究

通过实验对比研究植物(油菜)修复、微生物(甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus))修复、表面活性剂(聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(Tween 60))以及联合修复技术对双对氯苯基三氯乙烷(DDT)污染土壤的DDT去除效果。结果表明:以植物-表面活性剂-微生物共同作用下的DDT去除效果最好,土壤DDT去除率达到52.44%;油菜不仅可有效去除土壤中残留的DDT,同时只在地下部分对DDT进行了微量吸收,但没有进行转运,防止了农药在油菜可食部位的累积,保障了食品与生产安全。     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L~(-1)时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L~(-1)和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

淹水对土壤重金属浸出行为的影响及机制

为了明确淹水对土壤重金属浸出行为的影响及其作用机制,以实际场地重金属污染土壤为研究对象,开展了淹水实验。对淹水过程中土壤重金属的浸出浓度、氧化还原电位、pH、铁氧化物浓度及重金属形态等相关指标进行测定了分析。结果表明,淹水后,重金属浸出浓度随淹水时间呈现先增长后降低趋势。淹水初期(30 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别增加了6.71%、4.03%、3.56%和4.55%。pH降低、有机质降解和铁氧化物还原溶解是导致重金属浸出浓度升高的主要原因。随淹水时间的持续增加,重金属浸出浓度逐渐降低并于90 d时趋于稳定。淹水结束时(180 d),Cu、Zn、Cd和Pb浸出浓度分别降低了23.78%、16.78%、15.48%和15.45%。重金属形态分析表明,淹水促使重金属赋存形态由酸可提取态转化为可还原态和可氧化态,降低了重金属活性;矿物成份分析证实了金属硫化铜物相的生成。新形成的无定形氧化铁对重金属的吸附作用和硫化物与重金属的化学沉淀作用是重金属浸出浓度降低的主要机制。该研究为淹水条件下重金属污染土壤风险控制提供了依据。     

重金属污染废弃地修复植物种类的筛选与评价

基于修复被重金属污染土壤的优良植物的特征，并结合前人的研究成果，对修复被Cd、Pb、Zn、Cu、Mn污染土壤的植物进行了罗列与分析，筛选出了一些可以应用于修复因重金属污染而废弃土地的、且生态恢复生长快、生物量大、抗逆性强、富集重金属多的植物。     

农用地重金属污染植物提取修复技术研究进展

农用地重金属污染具有污染范围广、风险筛选值和风险管制值相对较低等特点,使常规土壤修复技术如客土法、化学淋洗法、固化稳定化等的应用受到限制,植物提取技术是修复农用地重金属污染的有效手段。介绍了富集植物种类、超富集植物的评判依据、富集植物对重金属提取机制,重点分析了植物提取技术在农用地修复应用中的效果、影响因素、存在的问题及强化措施,最后对植物提取技术修复重金属污染农用地的未来发展方向进行了展望。     

黑麦草间作对镉在小麦中积累和转运的影响

利用镉(Cd)污染土壤进行盆栽试验,设置黑麦草(Lolium perenne L.)单作、小麦(Triticum aestivum L.)单作和小麦与黑麦草间作3个处理,研究间作对小麦各器官Cd积累和转运的影响。结果显示,间作模式对小麦不同生育期的根、茎、叶Cd含量基本都有降低作用,但对产量几乎没有影响。与单作模式相比,间作模式降低了收获期小麦根向地上部器官的转运系数和节向籽粒的转运系数,从而使籽粒的Cd含量下降,为同时满足Cd污染土壤的植物修复与农业生产进行提供理论支持。