三种磺酰脲类除草剂在土壤中的降解及吸附特性

采用室内模拟试验方法,研究了氟胺磺隆、氯吡嘧磺隆和磺酰磺隆3种磺酰脲类除草剂在5种不同种类土壤(江西红壤、太湖水稻土、东北黑土、南京黄棕壤、陕西潮土)中的降解及吸附特性.结果表明,这3种磺酰脲类除草剂在这5种不同土壤中的降解速率均比较快,且降解过程均遵循一级动力学方程,土壤pH值是影响土壤降解速率的主要因素.3种磺酰脲类除草剂在土壤中的吸附均符合Frendlich模型,且具有较低的吸附容量.3种磺酰脲类除草剂在不同土壤中的吸附自由能变化均小于40kJ.mol-1,吸附主要以物理吸附为主,吸附常数随土壤pH值的增大而逐渐减小.     

接种Penicillium sp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicilliumsp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

氟磺隆水解动力学研究

采用试验室内模拟试验的方法,研究不同pH的缓冲溶液和不同自然水体对氟磺隆水解的影响。实验结果表明,不同pH缓冲溶液和不同自然水体对氟磺隆水解速率均有不同程度的影响。在碱性条件下氟磺隆的水解速率最快,半衰期为0.2 d,酸性条件下次之,半衰期为6.0 d,在中性条件下水解较慢,半衰期为15.7 d,而在不同自然水体中氟磺隆的降解速率为:伊通河水稻田水青湖水蒸馏水。     

接种Penicilliumsp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicillium sp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

噻吩磺隆降解菌Staphylococcus sp.的分离及其降解特性与途径

采用富集培养技术从磺酰脲类除草剂污染土壤中筛选得到1株降解噻吩磺隆的细菌,命名为ZWS13.经形态特征和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus sp.).采用HPLC研究了初始底物浓度、温度、接种量、pH等因素对菌株ZWS13降解噻吩磺隆的影响.结果表明,菌株ZWS13对噻吩磺隆的降解具有较广的底物浓度范围,在7 d内对初始浓度5.0~100.0 mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到60%以上;菌株ZWS13降解噻吩磺隆的较适pH为8.0,较适温度为40℃,较适接种量为1%;其中,菌株培养温度为40℃时,菌株在10 d内对50.0mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到99%以上.降解谱测定结果表明,菌株对烟嘧磺隆、吡嘧磺隆和甲磺隆亦具有良好的降解效果.采用HPLC-MS分析确定了菌株对噻吩磺隆的5个降解产物,推测菌株对噻吩磺隆的降解途径主要为磺酰脲桥C—N键的断裂、脱甲基作用或脱酯作用的甲基丢失及三嗪环的开裂.研究表明,菌株ZWS13能够有效地降解噻吩磺隆,具有生物修复噻吩磺隆污染的潜力.     

三峡库区典型消落带土壤及沉积物中溶解性有机质(DOM)的紫外-可见光谱特征

溶解性有机质(DOM)是陆地生态系统的重要组成部分,在环境地球化学中扮演着重要角色.在测定三峡库区典型消落带土壤及沉积物DOM的紫外-可见光谱基础上,通过特征参数及光谱模型来获取DOM的地化特征和信息.紫外-可见光谱特征参数表明土壤DOM的芳香性、疏水组分及腐殖化程度都明显低于上层沉积物,与高程和土地利用类型无关;而所选择的4种吸收光谱模型中以模型2为最优.同时,不同模型和不同拟合波段均对DOM光谱曲线斜率(S)有影响:S值随波长增加而减小;而不同波段S值相关性存在差异,表明各波段S值仅反映DOM部分信息,而非全部.此外,特征斜率之比(SR)反映出表层沉积物所受降解程度(光漂白或生物降解)小于土壤和往年沉积物,其芳香性更高,分子量更大,参与降解的反应活性也更大;这表明DOM越新鲜,其受到的光照和生物作用相对较小,降解潜力越大.     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

氯嘧磺隆降解菌的筛选及对污染土壤的生物修复

采用富集培养方法从江苏某激素研究所污水处理池排污口污泥中分离得到1株氯嘧磺隆降解菌,经菌株形态学特征和26S rDNA序列分析,鉴定为胶红酵母菌（Rhodotorula mucilaginosa ）.经降解条件优化,菌株对含100mg/L氯嘧磺隆的无机盐培养基中氯嘧磺隆的最佳降解条件为：接种量2.5%,培养温度28℃,pH 6.0,培养5d后降解率为87.33%;在氯嘧磺隆初始浓度为10mg/kg（干土）的模拟污染土壤中,菌株最佳降解条件为：接种量2.5%,温度25℃,pH 6.0,土壤含水量30%,静息培养30d后降解率为90.74%.土壤修复实验结果表明,施加胶红酵母菌后减轻了氯嘧磺隆对小麦幼苗的药害,在氯嘧磺隆浓度为10mg/kg的土壤中投加降解菌后,小麦的出苗率、株高、根长及鲜重均明显高于未投加降解菌的对照组（P < 0.05）.     

除草剂对水稻土微生物的影响

以阿特拉津、丁草胺和甲磺隆 3种除草剂为例 ,采用熏蒸提取法和BIOLOG碳素利用法研究了土壤中除草剂污染与水稻土微生物之间的关系及其环境意义 .结果表明以 10mg·kg-1含量施入水稻土的甲磺隆在施用初期导致微生物生物量下降 ,随培养时间的推移 ,生物量有所恢复 ;相同浓度的阿特拉津和丁草胺对水稻土微生物生物量影响不明显 .BIOLOG数据显示 ,3种除草剂施用初期 (第 2d)微生物碳源利用多样性变化不明显 ,随着培养时间的增加微生物碳源利用多样性发生变化 ,变化趋势因除草剂类型不同而异 :甲磺隆除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性先有明显降低 ,培养后期呈上升趋势 ;阿特拉津和丁草胺除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性基本不受影响 .     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

长期不同水分调控对污染场地土壤溶解性有机质含量及其结构特征的影响

为了考察不同水分调控下污染场地中土壤有机质和溶解性有机质（DOM）的演变过程,以2种冶炼厂重金属污染土壤为研究对象,通过恒温恒湿培养实验观察不同水分调控下土壤有机质和DOM的含量变化,并采用紫外-可见光谱和荧光光谱分析了土壤DOM的光谱特征.结果表明,水分调控180 d后,2种重金属污染土壤中有机质和DOM含量呈不同程度降低趋势,且随着水分含量增加,其降幅明显增加,最大降幅分别为33.28%和89.35%.水分调控过程中,土壤DOM中类蛋白物质最易发生降解,导致类富里酸和类腐殖酸的占比相应提高;随着水分含量增加,土壤DOM的芳香性提高,腐殖化程度升高,分子聚合度和分子量增大,最终导致DOM稳定性增强,上述结果有助于揭示水分诱导过程中DOM的变化对污染场地中重金属环境行为的影响.     

不同施肥措施对水稻土壤微生物镉抗性的影响

镉（Cd）是最常见的土壤重金属污染物之一,对植物和人体具有毒害作用,研究不同施肥条件下的土壤微生物Cd抗性水平,可以为有机肥改良重金属污染提供一定的理论依据.为了探讨施无机肥和有机肥对于微生物Cd抗性水平的影响,在中国江苏常州、江西上高和福建福州水稻种植区采集了施有机肥（猪粪）和无机肥的土壤样品及猪粪样品,利用功能基因芯片（GeoChip 5.0）技术,研究了土壤微生物Cd抗性功能基因的响应及影响Cd抗性功能微生物群落互作的因素.结果表明,施有机肥土壤中有效态Cd含量[（1.08±0.70）mg·kg^-1]显著低于施无机肥土壤[（3.75±1.22）mg·kg^-1]（P<0.05）.土壤及猪粪样品中共检测到639个Cd抗性功能基因,施有机肥土壤中微生物Cd抗性基因丰度高于施无机肥土壤;有效态Cd含量、含水率、pH和铵态氮含量是影响Cd抗性微生物分布的重要环境因素.对Cd抗性微生物分子生态网络分析表明,施无机肥条件下,pH、含水率和有效态Cd含量是影响功能微生物潜在互作关系的主要因素;施有机肥条件下,主要影响因素是全钾和含水率.相比较无机肥,施用有机肥提高了土壤中微生物的Cd抗性水平及耐Cd微生物分子生态网络中的正相互作用.     

水溶性有机物在土壤剖面中的分馏及对Cu迁移的作用

通过室内土柱试验研究了DOM在土壤剖面中的“分馏”作用,DOM在纵向运移过程中的穿透行为及对污染的红壤和潮土中重金属Cu溶出效果的影响.结果表明,绿肥和猪粪DOM经过土柱后极性都有所降低,在潮土上的降低幅度较大,分别为11.4%和10.72%;DOM能够明显地增加污染土壤中Cu的溶出,且这种作用效果与DOM及土壤的性质有关,绿肥DOM的作用效果比猪粪DOM的强,整个淋洗过程中潮土上Cu的平均溶出量是红壤上的4.37倍(绿肥DOM)和3.03倍(猪粪DOM);由于微生物对DOM的分解作用,降低了DOM对土壤中Cu的溶出效果.     

病毒在土壤中的存活时间与传播能力及其影响因素

土壤是病毒在自然界主要的分布场所,也是病毒传播的一种媒介.对流感病毒、肠道病毒、甲型肝炎病毒和冠状病毒在土壤中的存活与传播进行了系统分析,并探究了病毒在土壤中吸附与存活的主要影响因素.结果表明:流感病毒、肠道病毒、甲型肝炎病毒和冠状病毒均能在土壤中存活较长时间,并能以土壤为介质进行传播,进而导致人体暴露;土壤微生物、含水量、土壤类型及温度是影响病毒在土壤中吸附与存活的主要因素,土壤微生物的存在、含水量的降低以及温度的升高可能阻碍病毒在土壤中的存活,黏粒含量及pH较高的土壤中病毒的吸附量与存活率较高,而金属氧化物及有机质含量较高的土壤中病毒的吸附量与存活率较低.基于上述分析,对病毒在土壤中存活与传播的研究提出了有针对性的建议,如系统开展我国土壤病毒的调查研究,加强病毒在土壤中存活、传播规律及影响因素的研究等.研究显示,土壤在病毒的环境传播过程中具有重要作用,不可忽视病毒经土壤传播产生的风险.      

有机物料还田对稻田土壤DOM碳源代谢能力的影响

以成都平原典型稻麦轮作长期定位施肥试验土壤为研究对象,设置常规施肥(T1)、猪粪替代50%氮肥(T2)和猪粪替代50%氮肥+秸秆全量还田(T3)这3种处理,采用Biolog-ECO方法,研究长期有机物料还田下土壤和土壤可溶性有机质(DOM)的碳源代谢能力.结果表明,T3处理较T1和T2处理显著增加了土壤的碳源代谢能力,平均颜色变化率(AWCD)分别增长16%和48%;同时T3处理提高了土壤DOM的碳源代谢能力,其AWCD值为0.43.从微生物碳代谢功能多样性指数来看,土壤和土壤DOM中微生物的碳代谢功能多样性指数均以T3处理最高,其中土壤DOM中微生物的Shannon、 Simpson和McIntosh指数分别为2.73、 0.91和3.75.主成分分析和富集分析结果显示,不同施肥处理下土壤和土壤DOM的主要利用碳源类型存在差异,对于DOM而言,T1和T2处理的DOM主要利用碳源仅为糖类,而T3处理增加了对氨基酸类、羧酸类、聚合物类和胺类的利用.土壤pH和质地的改变是引起土壤DOM碳源代谢能力差异的主要因素.综上,猪粪配合秸秆施用显著增加了土壤和土壤DOM的微生物群落多样性和碳源代谢能...     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

土壤中微囊藻毒素MC-LR的降解研究

微囊藻毒素(MCs)是蓝藻水华污染产生的一类生物毒素,通过灌溉、施肥等途径进入农田土壤,对农产品质量和地下水安全造成危害,进而影响人体健康.其中MC-LR是毒性较大、检出较普遍的藻毒素之一.本文通过模拟实验,研究了MC-LR在土壤中的生物降解行为及其影响因素.结果表明,MC-LR为易降解有机污染物,土壤理化性质可影响其在土壤中的降解行为,呈现土壤pH越低、阳离子交换量越大,MC-LR老化系数越大,降解越慢的特征.然而,初始浓度对MC-LR的降解没有影响.微生物降解是土壤中MC-LR降解的主要途径,温度、含水率等环境因素对MC-LR降解的影响主要在于改变土壤中降解微生物的活性.研究结果为评估土壤中MC-LR的生态风险提供了依据.     

除草剂草萘胺在土壤中的降解与吸附行为

采用色谱学(HPLC和GC-MS)和光谱学(UV和Ft-IR)方法研究了除草剂草萘胺在3种土壤(黑土、砖红壤和黄棕壤)中的降解和吸附行为,并对草萘胺土壤中降解的影响因素、降解产物和吸附机理进行了分析.结果表明,在本实验条件下,草萘胺降解速率随土壤温度(15～35℃)和有机质含量(r=0.9794)增加而加快;灭菌条件下的半衰期约是未灭菌时的3倍,土壤微生物是影响草萘胺在土壤中降解的主要因素;草萘胺在黄棕壤中的降解途径可能是脱烷基,降解产物可能为/v-甲基-2-(1-萘氧基)丙酰胺和/V-乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺.草萘胺在黄棕壤、砖红壤和黑土上的吸附系数(Kf)值分别为1.29、3.43和13.36,3种土壤上的吸附自由能(AG)均小于40U·mol-1,即以物理吸附为主,其吸附行为可用Freundlich模型描述.红外光谱学研究进一步证实了3种土壤对草萘胺吸附容量差异是黑土,砖红壤,黄棕壤.     

水溶性有机物对土壤中菲的生态毒性影响

采用生物培养和物理化学试验,研究了水溶性有机物(DOM)对土壤中phe生态毒性的影响.结果表明,本研究所用DOM均具有表面活性;小麦根phe毒害的敏感区间为0～200mg/kg,200mg/kg是土壤中phe的50%小麦根伸长抑制率浓度.DOM的存在会降低phe的生态毒性,但是降低程度与其疏水性馏分含量和表面活性有关,且phe生态毒性的降低程度随DOM浓度的增大而增大.本研究的结果说明DOM能减轻土壤中phe的生态毒性.     

Ant colonization increased total mercury but reduced methylmercury contents in boreal mires, Northeast China

Soil macroinvertebrates as ecosystem engineers play significant, but largely ignored, roles in affecting mercury (Hg) cycle by altering soil physical-chemical properties. Ant is likely expanded into boreal mires with climate warming, however, its impacts on Hg cycle remained poorly understood. We compared total Hg (THg) and methylmercury (MeHg) contents in soils from antmounds (Lasius flavus) and the nearby ambient in a boreal mire in Northeast China. The present work seeks to unravel factors that controlling MeHg levels in case of ant appearance or absence. The average THg was 179 µg/kg in the ant mound and was 106.1 µg/kg in nearby soils, respectively. The average MeHg was 10.9 µg/kg in the ant mound and was 12.9 µg/kg in nearby soils, respectively. The ratios of MeHg to THg (%MeHg) were 7.61% in ant mounds and 16.75% in nearby soils, respectively. Ant colonization caused THg enrichment and MeHg depletion, and this change was obvious in the 10-20 cm depth soil layer where ants mainly inhabited. Spectrometry characteristics of soil dissolved organic matter (DOM) exert a stronger control than microorganisms on MeHg variation in soils. A structural equation model revealed that the molecular weight of DOM inhibited MeHg irrespective of ant presence or absence, while humification conducive to MeHg significantly in ant mound soils. Microorganisms mainly affected Hg methylation by altering the molecular weight and humification of DOM. We propose that the effects of ant colonization on MeHg rested on DOM feature variations caused by microorganisms in boreal mires.