1株高耐性肠杆菌的筛选及对镉、砷同步钝化

从镉、砷复合污染农田土壤中筛选出1株具有硫酸盐还原功能的肠杆菌,通过去除率实验结合表征实验来探究其对镉、砷钝化机制.结果表明,经鉴定筛选出来的菌株M5为肠杆菌属(Enterobacter sp.),具有硫酸盐还原功能,对镉、砷最大耐受浓度为1.0 mmol·L^-1左右.在模拟体系中,菌株M5对镉去除率最大达94.13%,对砷去除率最大为27.26%.SEM-EDS和XRD的结果证实了Cd和As被固定成CdS和As₂S₃,XPS结果表明该菌表面的羧基、羟基和酰胺基主要参与生物吸附.结果为微生物应用修复重金属及类金属污染土壤提供思路和理论依据.     

砷污染湿地生境下土壤微生物多样性及群落结构特征

为研究As（砷）污染对微生物多样性的影响,找寻有利于As污染修复的抗As菌种,利用高通量测序技术分析As胁迫〔w（As）分别为0、80、100、150、200和400 mg/kg,依次记为AT0组、AT80组、AT100组、AT150组、AT200组和AT400组〕对湿地生境中土壤微生物多样性及群落结构特征的影响.结果表明:As污染会引起微生物多样性和群落结构的变化,但并不是简单的负相关.在各处理组中,AT80组的土壤中微生物多样性最高,OTU（operational taxonomic units）数高达1 849,较未经As处理的AT0组增加了58.9%,说明低As胁迫在一定程度上会刺激As敏感微生物的生长繁殖,如Desulfovibrio（脱硫弧菌属）和Allobaculum等菌属,使群落结构更加复杂多样.高w（As）（400 mg/kg）对微生物有明显的抑制作用,导致某些物种消亡和多样性下降.As胁迫会诱导抗As微生物〔如Pseuomonas（假单胞菌属）〕成为优势类群,群落结构趋于稳定、单一.微生物群落结构对不同w（As）胁迫有明显的响应特征,可作为As污染湿地土壤质量评价的灵敏指标.在AT400组中存在大量的Pseudomonas veronii,可为As污染湿地微生物修复提供借鉴.研究显示,微生物对As污染具有较为敏感的响应,其中,Proteobacteria（变形菌门）和Firmicutes（厚壁菌门）为As污染生境中微生物优势门类并且与非专性吸附态As和谷胱甘肽含量呈正相关.      

野外条件下土壤砷浓度对蜈蚣草砷富集特征的影响

以As超富集植物蜈蚣草广泛分布的湖南省郴州市为例,调查了不同As污染程度下植物对As的富集和转运特点.结果表明,在野外条件下根际土壤中As浓度相对较低时(64～1000mg/kg),蜈蚣草地上部As浓度随根际土壤中As浓度的增加而逐渐增加,而在根际土壤中As浓度相对较高(1000～2712mg/kg)时,蜈蚣草地上部As浓度表现为逐渐下降的趋势.在调查的所有样点中,蜈蚣草对As的转运系数介于1.08到6.03之间,显示出超富集植物的典型特征.结果还表明,在污染区土壤As浓度存在很大的空间变异性,根际土壤与非根际土壤之间的As浓度也存在很大差异.因此,在野外调查时最好是直接采取距离植物根部最近的根际土壤.     

螯合剂复配对实际重金属污染土壤洗脱效率影响及形态变化特征

乙二胺四乙酸二钠(EDTA)是土壤重金属污染洗涤修复中最常用的洗涤剂,然而其难降解性会对环境产生不利影响.而污染场地重金属形态分布对其环境风险至关重要.以某化工场地多种重金属污染土壤为对象,为减少EDTA用量,开展室内振荡实验考察EDTA与EDDS复配对As、Cd、Cu及Pb的洗脱效果和最佳复配比条件下洗涤前后重金属形态变化.结果表明在最优洗脱条件下,As、Cd和Pb去除率在EDTA∶EDDS=7∶3时达到最高,分别为12.67%、38.71%和31.09%;Cu在复配比为9∶1时可达16.91%.洗涤后,As的铁锰氧化态含量升高,会增加一定的环境风险;Cd的形态分布大体与原土一致;Cu和Pb的洗脱主要来自铁锰氧化态,其中Pb的铁锰氧化态洗脱量最大,而有机结合态所占百分比降幅最显著.复配体系不仅对4种重金属的洗脱率有一定提升,洗涤后重金属有效态比例也有所降低,对土壤重金属污染的修复具有指导意义.     

基于土壤水分变化的砷与土壤碱性磷酸酶活性关系探讨

砷作为土壤主要污染元素之一,其毒性受到存在形态等的影响.土壤酶是土壤重要组成部分,但水分对二者关系的影响鲜见报道.本文采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量(WHC)条件下,较为系统地分析了不同水分下土壤有效砷及土壤碱性磷酸酶活性的变化规律.结果表明:外源砷浓度、老化时间是影响土壤有效砷含量的主要因素,且有效砷浓度随老化时间延长降幅减缓,Elovich方程较好表征了二者关系,揭示出水分对土壤有效砷向其他形态转变速率影响的大小顺序为:110%WHC65%WHC35%WHC;干燥(35%WHC)和淹水(110%WHC)导致土壤碱性磷酸酶活性减小;砷抑制土壤碱性磷酸酶活性,模型U=A/(1+B×C)可较好表征砷浓度(C)与土壤酶活性(U)的关系,揭示出土壤碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征土壤砷污染程度,并反映出其机理为完全抑制作用;计算得到了土壤砷轻度污染的临界浓度Ecological dose 10%(ED10)总砷99 mg·kg-1和有效砷39 mg·kg-1,从侧面表明土壤碱性磷酸酶在土壤砷浓度达到国家土壤质量标准中的二级标准前不会对土壤酶产生严重毒害;水分由于对砷的存在状态等的作用,从而对土壤碱性磷酸酶活性产生重要影响.     

Bioaugmentation of DDT-contaminated soil by dissemination of the catabolic plasmid pDOD

A plasmid transfer-mediated bioaugmentation method for the enhancement of dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) degradation in soil was developed using the catabolic plasmid pDOD from Sphingobacterium sp. D-6. The pDOD plasmid could be transferred to soil bacteria, such as members of Cellulomonas, to form DDT degraders and thus accelerate DDT degradation. The transfer efficiency of pDOD was affected by the donor, temperature, moisture, and soil type. Approximately 50.7% of the DDT in the contaminated field was removed 210 days after the application of Escherichia coli TG I (pDOD-gfp). The results suggested that seeding pDOD into soil is an effective bioaugmentation method for enhancing the degradation of DDT.     

磺胺甲(口恶)唑污染土壤中微生物群落结构与抗生素抗性基因的分布特征

采用盆栽实验模拟磺胺甲■唑污染,通过Illumina高通量测序研究了土壤微生物群落组成的变化,应用普通PCR和微滴数字PCR技术分析了6种抗生素抗性基因的64个抗性基因亚型的分布特征.结果表明,土壤受不同浓度磺胺甲■唑污染120 d后,土壤真菌的多样性无明显变化(P0.05),但土壤细菌的多样性显著降低了(P0.05),土壤细菌和真菌群落结构均发生显著改变,且不同浓度磺胺甲■唑处理土壤的优势细菌与真菌在属水平上存在明显差异.磺胺甲■唑污染使土壤中抗生素抗性基因的多样性增加,且能显著提高磺胺抗性基因sul1的丰度(P0.05),但对磺胺抗性基因sul2、喹诺酮抗性基因floR与cmlA 1、四环素抗性基因tet(34)、tetG 2、tetG 1、tetM与tetA/P的丰度均无显著性影响(P0.05).     

复合材料对砷污染土壤稳定化处理及机理研究

通过投加FeS、电石渣、菌渣及其复配组合对砷污染土壤进行稳定化处理,根据稳定效率对稳定材料进行筛选,并分析处理前后土壤中砷的生物有效性、赋存形态及土壤物相成分,探索稳定机理.结果表明:单因素实验中,FeS对砷的稳定效率最高,当FeS投加量为n(Fe)/n(As)=20时,砷的稳定效率达84.69%;复配实验中,FeS投加量为n(Fe)/n(As)=15,电石渣投加量为0.5%(质量分数),菌渣投加量为6%(质量分数)时,砷的稳定效率高达90.53%.机理研究表明:稳定处理后,土壤中有效态砷和有机体内砷的可给量分别降低80.14%和92.86%;土壤中易溶态砷占总砷的比例降低了18.61%,铁型砷和钙型砷占总砷的比例分别提高了10.36%和5.81%,易溶态砷主要转化为铁型砷和钙型砷;稳定处理后土壤中矿物成分新增了Ca Al_2Si_2O_8·4H_2O(斜方钙沸石)、Ca_3Fe_4(AsO_4)_4(OH)_6·3H_2O(菱砷铁矿)、Fe_2(AsO_4)(SO_4)OH·5H_2O(砷铁矾矿)、(Al,Fe~(3+))_3AsO_4(OH)_6·5H_2O(砷铁铝矿)4种矿物,稳定处理使土壤中的砷生成了难溶性铁-砷、钙-砷矿物质.     

EK∕PRB修复砷污染土壤影响因素及机理

为明确EK/PRB（电动联合渗透反应格栅）修复As污染土壤过程中各因素的影响机理、提高As的去除效率,以As污染高岭土为研究对象,考察PRB加入、PRB位置、pH调控及腐殖酸强化影响下,EK/PRB系统中电流密度、土壤pH分布和土壤中As残余量、电渗透系数及电渗流的变化规律;探讨EK/PRB修复后土壤中As形态的迁移转化规律.结果表明:①单独EK修复对土壤中As的去除效率较低,加入PRB后去除率为由42%增至57%,并且EK/PRB修复可以将土壤中的As由不容易去除的可还原态转变成较容易去除的酸溶态.②采用盐酸调节阴极pH,可以将土壤中As的去除率由57%增至63%,但同时能耗也明显升高,由5.22 kW·h/g升至39.38 kW·h/g.③添加腐殖酸会促进土壤中As的迁移、提高As的去除效率,但也会增加土壤中难处理的可氧化态和残渣态As的占比.研究显示,EK/PRB除As过程中以PRB的去除作用为主,阴极pH调控及腐殖酸强化均可以提高土壤中As的去除率.      

Archaeal community structure along a gradient of petroleum contamination in saline-alkali soil

The impact of petroleum on archaeal community in salinealkali soils was investigated, which will expand the knowledge of the archaeal population involved in the natural attenuation of hydrocarbons in extreme environments.     

氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对土壤环境因子与砷生物有效性的影响

氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）可以通过农药和肥料施用、意外泄露或污水灌溉进入As污染农田土壤,从而对土壤环境因子和As生物有效性产生影响.本试验选取两种不同类型土壤（安徽宿松黄棕壤和黑龙江海伦黑土）进行人工As污染,添加不同浓度的CuO NPs,探究90 d淹水-落干过程中CuO NPs对As污染农田环境因子和As生物有效态的影响.结果表明,CuO NPs进入土壤后12 h内快速溶解产生Cu²⁺,且在黄棕壤中的溶解速度较黑土迅速.CuO NPs可在短时间内降低土壤pH,提高土壤氧化还原电位（E_h）,降低土壤电导率（EC）,但随着培养时间增加土壤EC逐渐提高.一定时间内CuO NPs在两种类型土壤中可降低51.0%~82.5%土壤浸出液中的As和15.7%~66.5%的As生物有效性,减少淹水时Fe （II）的含量.但在土壤落干时期产生一定的“纳米效应”从而促进了Fe （II）的产生.研究表明,CuO NPs进入As污染农田改变了土壤环境因子,一定时间内降低了土壤As生物有效性.     

土壤容重改变对锌/镉超累积植物遏兰菜根系特征及吸镉的影响

为了探讨土壤容重的变化对锌/镉超累积植物遏兰菜(Thlaspi caerulescens)根系形态特征及吸收土壤中镉、锌的影响,采用土壤盆栽方法,研究了土壤结构改良剂(EB.a)对镉污染土壤(2.12 mg.kg-1)的容重和遏兰菜提取镉/锌效率的影响.EB.a用量分别为0、0.1%和2%,植物种植100 d后收获.结果表明,EB.a可有效地降低土壤容重,2%EB.a处理土壤容重从1.27g.cm-3降至1.09 g.cm-3;土壤容重的降低,促进了遏兰菜根系和地上部的生长;植物的总根长、根毛长、根冠比均显著提高(p0.05).随着植物根长的增加,遏兰菜地上部提取镉/锌总量均显著提高(p0.05).与对照相比,2%EB.a处理致使遏兰菜总根长增加了2.6倍,植物地上部镉浓度和提取总量分别提高了20%和30%,镉提取效率由15%提高至19%;但遏兰菜的地上部锌浓度和提取总量并没有显著变化.研究结果证实了改善土壤结构可以促进遏兰菜根系的生长从而提高植物对镉的提取效率.     

不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制

水淹缺氧条件是驱动水稻土砷释放引起砷污染的主要原因,其中,铁矿物在砷的迁移转化过程中扮演重要的角色.为研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对水稻土砷的稳定化效果,分析了3种铁矿物对土壤溶液砷浓度的影响,采用土壤溶液中亚铁和总铁的浓度变化来评估不同铁矿物对砷的稳定化效果,并对3种铁矿物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征分析.结果表明,水铁矿具有最大的比表面积,为192.54m2·g-1,且微孔孔容达到0.069 cm3·g~(-1),针铁矿和赤铁矿依次减少,而3种铁矿物的结晶度以针铁矿最高,赤铁矿和水铁矿依次降低.施用水铁矿、针铁矿和赤铁矿均有效地降低了土壤溶液中砷的浓度,当添加量为2.0%(质量分数)时,土壤溶液中砷浓度分别降低62.55%、61.36%和55.16%.相关性分析表明,随着无定形铁含量的提高,其对砷的稳定化效果趋于显著,其中,土壤无定型铁与无定型结合态砷含量存在正相关关系(r=0.879,p=0.009),而与土壤溶液砷存在负相关关系(r=-0.895,p=0.006).     

土壤重金属生物可利用性影响因素及模型预测

我国土壤环境污染形势严峻,在生物有效性(bioavailability)的测试评估和预测模型等方面的研究相对较少,导致不能精确地评估污染土壤的生态风险.作为生物有效性的重要反映指标,对土壤中镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)和铅(Pb)的生物可利用性(bioaccessibility)进行研究.筛选了已发表论文中生物可利用性与所对应的土壤性质的数据,并分析了它们之间的潜在关系,总结了现有的土壤重金属生物可利用性的测试方法,探究了生物可利用性含量与测试方法以及生物有效性含量之间的影响规律,并建立了生物可利用性含量的回归预测模型.结果表明,生物可利用性含量与重金属总含量间呈极显著(P<0.01)的正相关关系,与土壤pH相关性显著(P<0.05).测试方法的不同对生物可利用性含量有明显的影响,各测试方法测定的生物可利用性含量占比规律为：体外胃肠道模拟>化学试剂提取.各测试方法测定的Cd和Pb的生物可利用性含量占比均较高(均值分别为42.12%和37.33%),说明Cd和Pb较易于被生物体吸收,也应关注由此造成的生态风险.基于生物类型对测试方法进行了分组,以削弱不...     

A combined process coupling phytoremediation and in situ flushing for removal of arsenic in contaminated soil

Phytoremediation and soil washing are both potentially useful for remediating arsenic(As)-contaminated soils.We evaluated the effectiveness of a combined process coupling phytoremediation and in situ soil flushing for removal of As in contaminated soil through a pilot study.The results showed that growing Pteris vittata L.(P.v.) accompanied by soil flushing of phosphate(P.v./Flushing treatment) could significantly decrease the total As concentration of soil over a 37 day flushing period compared with the single flushing(Flushing treatment).The P.v./Flushing treatment removed 54.04% of soil As from contaminated soil compared to 47.16% in Flushing treatment,suggesting that the growth of P.vittata was beneficial for promoting the removal efficiency.We analyzed the As fractionation in soil and As concentration in soil solution to reveal the mechanism behind this combined process.Results showed that comparing with the control treatment,the percent of labile arsenate fraction significantly increased by 17% under P.v./Flushing treatment.As concentration in soil solution remained a high lever during the middle and later periods(51.26–56.22 mg/L),which was significantly higher than the Flushing treatment.Although soil flushing of phosphate for more than a month,P.vittata still had good accumulation and transfer capacity of As of the soil.The results of the research revealed that combination of phytoremediation and in situ soil flushing is available to remediate As-contaminated soils.     

矿区土壤中砷污染对微生物群落的影响研究

采用梯度培养和PCR-DGGE技术,对大柳塔矿区矸石山及周边土壤的砷含量及其对土壤微生物群落的影响进行了研究,并通过测序研究了土壤微生物群落的结构。结果表明,矸石山及其周边自然表土的含水量较少,且十分相近;全磷和有机质含量普遍较高,p H呈中偏碱性;不同风化程度矸石山土壤砷含量对土壤微生物群落有显著的影响,不同砷污染负荷土壤中微生物群落的丰度存在差异;矸石山复垦年限不同,土壤理化性质会发生变化;土壤中砷含量的增高,对植物生长起关键作用的Gemmatimonas(甲烷单毛菌属)等微生物群落受到不同程度的抑制;Proteobacterium(变形菌门)具有较强的耐砷性;矸石山土壤特有的理化性质可为GASP-WA2W2_F11等微生物群落的演替创造了条件。     

半固态培养条件下烟曲霉去除土壤中镉

选用了1株高耐镉(Cd)的烟曲霉,提出了利用烟曲霉在半固态培养体系表面生长并去除Cd的方法,研究了菌体对不同模拟Cd污染水平土壤中Cd的去除效果,测定了菌体吸附和富集Cd的变化.结果表明,烟曲霉在半固态培养体系中能够实现一定的Cd去除效果,Cd含量为10 mg·kg~(-1)时,对土壤Cd的综合去除率可达31%.同时通过研究不同Cd含量下烟曲霉干重和体系pH随时间变化情况,发现随着培养时间和Cd含量的增加,烟曲霉干重逐渐下降,最大下降幅度可达64%,pH为5.6~6.0时去除效果较好.培养过程中土壤Cd形态变化表明,烟曲霉在该体系下主要去除土壤中弱酸溶态和可还原态的Cd,可氧化态Cd含量在培养前后基本保持不变.这种方法的提出为微生物去除土壤重金属污染提供了新的思路.     

Function of arsATorf7orf8 of Bacillus sp. CDB3 in arsenic resistance

Bacillus sp. CDB3 isolated from an arsenic contaminated cattledip site possesses an uncommon arsenic resistance (ars) operon bearing eight genes in the order of arsRYCDATorf7orf8. We investigated the functions of arsA, arsT, orf7 and orf8 in arsenic resistance using a plasmid-based gene knockout approach in the ars genedeficient Escherichia coli strain AW3110. The CDB3 arsA genewas shown to play a significant role in resistance, suggesting that the encoded ArsA may couplewith the arsenite transporter, forming an ArsAY complex that can enhance arsenite extrusion efficiency. Thedisruption of either arsT or orf7was not observed to affect arsenic resistance in the heterologous E. coli host, but their involvement in arsenic resistance can not be excluded. The orf8 gene is predicted to encode a putativedual-specificity protein phosphatasewhich also shares certain homology to arsenate reductases. The function loss of orf8 resulted in a remarkabledecrease in resistance to arsenate, though not arsenite. To examine if this effectwasdue to the reduction of arsenate by orf8, the arsC genewithin the 8-gene operonwasdisrupted. The resulting abolishment of arsenate resistance suggests that the involvement of orf8 in arsenic resistance is not via reductase activity.     

南方冬季条件下根际促生菌与肥料配施对巨菌草迁移累积镉砷的影响

优良菌种是微生物肥料的基础,研究微生物肥料中低温适应型菌株在低温条件下的促生性,对于提高南方冬闲时植物修复重金属污染农田具有重要意义.通过形态观察及18S rRNA基因序列分析,对菌株进行了鉴定,在此基础上进行植物盆栽试验,分析了3株不同根际促生菌单独施加及其与肥料（鸡粪+微量元素）配施对镉砷复合污染土壤中巨菌草迁移累积Cd、As的影响.分离菌株的初步鉴定结果表明,3株根际促生菌（M1、M2、M3）分别为云南木霉（Trichoderma yunnanense）、卵形孢球托霉（Gongronella butleri）、越橘间座壳菌（Diaporthe vaccinii）.纯培养试验表明,M1、M2、M3均可在南方冬季低温条件下生长.盆栽试验结果表明,与CK处理相比,单独施菌或肥料及菌株与肥料配施均能提高巨菌草茎叶生物量,分别提高14.12%~84.35%、13.36%、57.25%~143.13%.在所有处理中,M3与肥料配施后,植株茎叶生物量达到最大.不同处理可影响巨菌草对Cd和As的吸收累积,但对巨菌草各部位影响不同.单独施菌时,M3对巨菌草茎叶Cd、As积累量提升最多,分别提高145.83%、64.03%;当菌株与肥料配施时,M3与肥料配施对巨菌草茎叶Cd、As积累量提升最多,分别提高94.17%、142.45%.可见,3株根际促生菌在南方冬季均能提高巨菌草生物量,其中,菌株M3与肥料配施具有开发为有效治理镉砷复合污染土壤的微生物肥料的良好前景.     

四川汉源万顺铅锌矿区蜈蚣草共附生细菌群落结构对重金属的响应特征

为了充分挖掘重金属污染地区植物共附生细菌资源,提高重金属污染土壤生态修复的效率,利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术,对四川省汉源县万顺铅锌矿区蜈蚣草根状茎中共附生细菌多样性和群落结构进行了研究,并分析了共附生细菌群落结构与蜈蚣草根状茎中有效重金属间的关系.结果表明,不同采样点间的蜈蚣草共附生细菌多样性存在明显差异,多样性指数和丰富度指数均表现为尾矿矿口弃渣区选矿区农田.基于DGGE回收条带序列的系统发育显示,蜈蚣草共附生细菌包括芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克氏菌属(Burkholderia)、根瘤菌属(Rhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌属(Enterobacteria)和弯曲杆菌属(Campylobacter)等细菌类群.相关性分析表明,共附生细菌多样性指数和丰富度指数均与有效Cu、Cd、Pb、Zn和As含量呈显著正相关(p0.05).冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)显示,有效As是影响蜈蚣草共附生细菌群落结构的关键因子,对砷含量较高的采样点,砷对蜈蚣草共附生细菌群落有促进作用,在砷含量相对较低的采样点,共附生细菌群落与砷呈负相关.研究表明,蜈蚣草存在丰富的共附生细菌种群,这些种群受蜈蚣草中有效重金属含量的影响明显,在修复重金属特别是砷污染土壤方面表现出潜在应用价值.