桑园土壤微生物群落功能多样性对PAHs污染的响应

为了探明桑园土壤微生物群落功能多样性与多环芳烃(PAHs)污染的关系,采用Biolog检测法研究某路域桑园土壤微生物功能多样性对PAHs污染的响应。结果表明,不同区域PAHs污染程度由大到小依次为区域2(位于区域1和3之间)、3(离公路最远)和1(离公路最近);Biolog分析发现不同区域土壤微生物对碳源利用的平均颜色变化率(AWCD)由大到小依次为区域2、3和1;区域2的Shannon指数和Gini指数均显著高于区域1和3,而区域1的Shannon均匀度显著低于区域2和3,区域2土壤微生物活性最强且群落结构最丰富,其后依次为区域3和1。主成分分析结果显示,3个区域微生物群落的生理功能差异明显,主要表现在对糖类和氨基酸类物质的代谢上。冗余分析表明,区域2土壤微生物与PAHs含量关系最密切,说明较高的PAHs含量更能激发桑园土壤微生物的生理活性,微生物群落代谢功能因PAHs污染而有所提高。     

镉铜污染尾矿土中添加耐镉铜菌剂J5后微生物区系多样性的变化

采用酶解法和化学裂解法相结合的方法从安徽铜陵镉铜污染尾矿土中提取出土壤微生物基因组总DNA,并应用PCR-DGGE技术对比研究尾矿土中添加外源硫酸镉、硫酸铜和耐镉铜菌剂J5(Pseudomonassp.)后微生物区系多样性的变化.结果表明,尾矿土中微生物基因组总DNA分子量大小为21kb左右,未复垦的尾矿砂中微生物总DNA量较少,CdSO4处理后的尾矿土中微生物基因组总DNA量明显下降,而添加菌剂J5的尾矿土中微生物基因组总DNA量上升.DGGE电泳图谱进一步显示,尾矿土样中添加镉离子使图谱条带减少,分析表明尾矿土中的细菌种类数减少;而添加菌剂J5使图谱中条带明显增加,表明菌剂J5可提高尾矿土中土著微生物的活性和群落丰富度,可用于复合重金属污染尾矿区的生态恢复.     

基于PCR-DGGE的重金属污染土壤微生物种群指纹分析

采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析方法,研究沈阳市细河沿岸重金属污染土壤中微生物结构多样性、种群丰富度及种群结构的动态变化规律。结果表明：直接从土壤中抽提总DNA,对16SrRNAV3可变区序列进行扩增,DGGE指纹图谱分析,微生物种群结构和变化规律明显,同时也表现为重金属污染程度越重,多样性指数越低;其中细河底泥重金属含量严重超标,多样性指数最低。经方差分析,重金属污染情况与Shannon-wiener多样性指数呈负相关,其中重金属污染对微生物的均匀度指数影响最显著,并且锌污染对其影响最大为-0.985。表明PCR-DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究,也为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据。     

烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

多环芳烃污染土壤的微生物-紫花苜蓿联合修复效应

微生物-植物联合修复技术作为一种低耗高效的新型修复手段已经被广泛应用于有机污染土壤的修复领域并取得了较好的效果,新型生物资源的应用将推动该方法的进一步发展。本研究采用温室盆栽实验,以里氏木霉（Trichodermaressei FS10-C）、根瘤菌（Rhizobium meliloti）和紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为供试生物,设置添加灭活菌剂-无紫花苜蓿（CK）、添加灭活菌剂-种植紫花苜蓿（A）、接种木霉菌剂-种植紫花苜蓿（TA）、接种木霉菌根瘤菌复合菌剂-种植紫花苜蓿（TRA）4种处理,探究微生物-植物联合修复对多环芳烃（PAHs）污染土壤的生物修复效果及其微生态效应。结果表明,经过60 d的培养,微生物不仅促进了紫花苜蓿的生长,而且在紫花苜蓿的协同作用下进一步提高了土壤中PAHs降解率。TA处理中紫花苜蓿生物量增加了5.88%,而TRA处理进一步促进了紫花苜蓿的生长,其生物量增加了11.15%;A、TA和TRA处理下土壤中PAHs的降解率分别为17.02%、25.62%、32.93%,显著（p〈0.05）高于处理CK（5.67%）。此外,接种菌剂处理（TA、TRA）对土壤中高分子量PAHs具有更好的降解效果,A处理土壤中4-、5（＋6）环PAHs的降解率分别为18.13%、24.74%,TA处理为21.41%、28.34%,而TRA处理则为21.29%、30.11%。同时,紫花苜蓿能够通过其根际效应显著促进土壤微生物活性,相较于CK处理,A、TA、TRA处理土壤脱氢酶活性分别提高了33.20%、34.58%、32.65%,A、TA、TRA处理AWCD值和微生物群落多样性指数均显著（p〈0.05）高于CK。通过木霉、根瘤菌与紫花苜蓿联合作用不仅可以有效地降解土壤中的PAHs,而且能够恢复土壤微生物生态功能多样性和稳定性。因此,该方法是一种极具潜力的生物修复手段,具有广阔的市场应用前景。     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌(16:1w9、cy17:0等)和厌氧微生物(18:1w7)的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌(如i15:0、i17:0等)、放线菌(16:0(10Me))及真菌(18:2ω6,9)和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

重金属胁迫下不同区域土壤的生态功能稳定性与其微生物群落结构的相关性

本文选取了理化性质差异较大的3个区域的土壤作为研究对象,采用底物诱导呼吸实验进行土壤微生物活性测定,并通过磷脂脂肪酸(PLFA)方法进行微生物群落结构检测分析.结果表明,AM真菌可作为土壤微生物活性的指示性菌种;主成分分析表明,重金属对不同区域土壤的微生物群落结构、分布和疏密度的影响有一定差异性,即对于受污染胁迫后稳定性较好的土壤,其微生物群落结构基本会保持整体上的相似和不变性,而对稳定性较差的土壤,受重金属污染前后其微生物多样性、均匀度和丰度均会表现出明显的差异性;聚类分析则显示,土壤微生物群落的聚类会随时间增加趋于统一,但重金属胁迫会阻碍这一趋势.本研究探讨了重金属污染与土壤微生物的内在关系,有助于提早构建土壤重金属污染微生物预警体系.     

重金属污染对土壤微生物生态特征的影响研究进展

土壤中微生物对重金属胁迫的敏感程度大于动物和植物,因此,可以利用土壤微生物生态特征的变化来预测土壤环境质量的变化,将其作为评估土壤污染状况的重要指标。论文归纳了重金属污染对土壤微生物的影响及作用机制的研究现状,主要从微生物生物量、微生物群落结构/功能和多样性、微生物耐性基因/蛋白质和代谢能力、土壤呼吸强度和酶活性等几个方面进行了评述。研究表明,重金属污染对土壤微生物生态特征的影响结果存在差异,有促进作用、抑制作用或无明显影响。这是由于土壤微生物体系比较复杂、重金属种类和浓度以及土壤理化性质的差异引起的。近年来,分子生物学的快速发展,使重金属污染胁迫与土壤微生物生态特征变化的关系的研究不断取得新的进展,尤其是在对微生物群落的功能基因、蛋白质及相关代谢途径的影响方面。然而,由于重金属污染与土壤微生物之间关系十分复杂,对其影响因素进行综合并定量化分析是明确重金属对土壤微生物生态特性的影响及相关机理的关键。另外,还需加强分子生物学新技术的应用,明确微生物种群对重金属胁迫的响应机制。重点开展重金属剂量及暴露时间对土壤微生物生态特征的影响研究,并在此基础上确定重金属对土壤微生物的毒害浓度临界值,针对不同的土壤类型和重金属种类建立相应的微生物评价指标体系,以期为评估土壤的重金属污染状况和治理修复提供理论依据。     

铜矿重金属污染对土壤微生物群落多样性和酶活力的影响

重金属污染导致土壤环境质量的恶化,而土壤微生物的群落多样性和土壤酶活力是评估污染程度的重要指标。该研究选择了安徽铜陵铜矿附近受重金属复合污染的4个土壤样本,评估和比较了样本中5种重金属(砷、镉、锌、铅和铜)的污染程度;研究和分析了土壤细菌和真菌群落的多样性以及土壤酶活力。结果表明,(1)从样本S1到S4,综合污染指数分别为0.71、3.85、4.37和8.47;S1样本尚未受到重金属污染,而S2、S3和S4样本受到不同程度重金属砷、镉、锌和铜的污染;以镉污染为主,不存在铅污染。(2)从样本S1到S4,随着综合污染程度的增加,土壤中脲酶、磷酸酶和脱氢酶的酶活力均呈现降低的趋势,且磷酸酶和脱氢酶的酶活力与镉、锌和铅的浓度呈显著负相关,而脲酶酶活力与重金属浓度没有明显的相关性。(3)随着综合污染指数的上升,细菌和真菌群落的多样性均下降,且真菌群落物种丰富度的变化明显于细菌。该研究对矿区土壤重金属生物治理及环境修复具有重要意义。     

生物修复PAHs污染土壤对酶活性的影响

在PAHs污染土壤生物修复过程中,以黑麦草、苜蓿为修复植物,固定化微生物菌剂为外源微生物,通过盆栽实验研究了不同处理对土壤酶活性的影响,以及酶活性与PAHs的去除效果之间的相关性。结果表明,植物修复、微生物修复及两者联合修复均显著提高了土壤PAHs的去除效果,其中黑麦草和苜蓿与微生物菌剂联合修复效果分别达到37.57%和38.41%,比单独的植物修复和菌剂修复高出一倍左右。各种生物修复同时促进了土壤多酚氧化酶、脱氢酶及脲酶的活性,减少了过氧化氢酶活性。过氧化氢酶活性与多酚氧化酶活性呈显著负相关（P〈0.05）、而脲酶与多酚氧化酶显著正相关（P〈0.05）。进一步分析表明PAHs的去除率与脱氢酶活性极显著正相关（P〈0.01）,与多酚氧化酶活性呈显著正相关（P〈0.05）,与过氧化氢酶活性呈负相关（P=0.564）;因此,在PAHs污染土壤生物修复过程中,可以选择土壤脱氢酶活性和多酚氧化酶活性作为PAHs修复效率的微生态指示指标。     

汕头经济特区土壤中优控多环芳烃的分布

运用气相色谱-质谱方法对汕头经济特区131个土样中的美国EPA优控多环芳烃(PAHs)进行定性、定量测定,讨论了PAHs的分布特征。结果表明,该区表层土壤中优控PAHs的总质量分数范围从22.1 ng/g到1256.9 ng/g之间,平均质量分数为(317.3210.2) ng/g。其分布随采样点的位置不同而有显著变化:工业区附近多环芳烃的质量分数最高,城市中心次之,郊区最低。大多数样点中?PAHs质量分数和单种PAH质量分数都呈现w(5~20 cm)> w(0~5 cm)>w(20~40 cm)>w(40~100 cm)的垂直分布规律。该区土壤PAHs以3环和4环化合物为主,单种PAH以萘、菲和苯并[b]萤蒽为主。     

First evidence of large-scale PAH trends in French soils

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are widespread organic pollutants. Soils are a reservoir of PAHs because some soil constituents favour PAH accumulation. Therefore, soil is a key indicator of the degree of contamination. So far, studies mapping soil PAH levels over large territories are very rare. Here, we report the first nation-wide maps of soil PAHs in France. Results were obtained within the French National Soil Monitoring Network, which is the first European network monitoring systematically soil PAHs. We used advanced geostatistics to map PAH distribution over the whole French territory. Our results show clear trends of PAH levels at the nation scale. For instance, the highest PAH levels are found in Northern and Eastern France. This high contamination is explained by the intense industrial activity of these regions during the last century. High levels of PAH are also found near some coastlines. This observation could be explained by long-range atmospheric transportation. In addition, we found that light PAHs are rarely found in French topsoils.     

北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多环芳烃（PAHs）的分布特征及风险评价

以北京市某废弃焦化厂为研究对象,系统采集了6个车间0～4m深的26个土壤样本,利用GC/MS检测了U.S.EPA优控的16种多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs在焦化厂不同车间表层土壤的污染状况和深层土壤中的垂直分布特征并对土壤污染风险进行了评估.结果表明,1)该废弃焦化厂不同车间表层土壤(0～20cm)总PAHs(∑PAHs)的残留量介于672.8～144814.3ng·g-1之间;污染程度排序为:回收车间>老粗苯车间>焦油车间>炼焦车间>水处理车间>制气车间.2)该厂未受扰动的土壤样品显示PAHs主要聚集在表层土壤,并随着土壤深度的增加而迅速减少;其他样点由于土壤扰动,∑PAHs含量最大值出现在第三层土壤(80～180cm);该厂4m深底层土壤仍有高浓度PAHs,∑PAHs含量最高值出现在炼焦车间,达12953.1ng·g-1.3)焦化厂土壤PAHs污染主要集中在3环和4环的PAHs单体上,分别占到污染总量的51.3%和31.7%.4)根据Maliszewska-Kordybach的PAHs总量标准及加拿大土壤PAHs单体治理标准,该厂回收、老粗苯、焦油和炼焦车间表层和深层土壤PAHs含量均达到重污染水平,并对其周围土地带来较大风险,需要治理.     

多环芳烃污染土壤毒性评价指标的研究进展

土壤微生物、植物和动物的生理学和遗传学指标被广泛用于评价土壤中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染程度、毒性以及修复效果等,对指标本身的研究也在不断取得新认识和新进展.首先,许多研究对不同的指标进行比较,以检验它们在灵敏度上的差别;其次对指标的选择也越来越突出对PAHs污染的预警能力,因而普遍采用亚致死效应指标,且对指标的研究不断向基因、分子水平深入,力求通过早期的响应特征对PAHs污染程度做出及时判断;再次,PAHs污染土壤评价指标正不断朝着更加宏观和更加微观两个方向扩展,目前的指标体系已经覆盖了分子、细胞、个体、群落和生态系统等不同层次.论文依据PAHs毒性作用机理,从生理生化和遗传学角度综述了国内外评价PAHs污染土壤毒性时较为常用的生物指标及其研究进展,为国内进行相关研究工作提供参考.     

Comprehensive characterization of PAHs profile in Serbian soils for conventional and organic production: potential sources and risk assessment

This study presents a comprehensive characterization of occurrence and levels of 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in arable soils used for conventional and organic production in northern and central part of Serbia as well as cross-border region with Hungary. Furthermore, this study includes a characterization of PAH sources and carcinogenic/non-carcinogenic human health risk for PAHs accumulated in analysed arable soils. The total concentration of 16 PAHs varied between 55 and 4584 µg kg^?1 in agricultural soil used for conventional production and between 90 and 523 µg kg^?1 in agricultural soil used for organic production. High molecular weight (HMW) PAHs were dominant compounds with similar contribution in both soil types (86% and 80% in conventional and in organic soil, respectively). Principal component analysis and diagnostic ratios of selected PAHs were used for identification of PAH sources in the analysed soils. Additionally, positive matrix factorization was applied for quantitative assessment. The results indicated that the major sources of PAHs were vehicle emissions, biomass and wood combustion, accounting for?~?93% of PAHs. Exposure of farmers assessed through carcinogenic (TCR) and non-carcinogenic (THQ) risk did not exceed the acceptable threshold (TCR?<?10^–6 and THQ?<?1). Oral ingestion was the main exposure route which accounted for 57% of TCR and 80% of THQ. It was followed by dermal contact. This investigation gives a valuable data insight into the PAHs presence in arable soils and reveals the absence of environmental and health risk. It also acknowledges the importance of comprehensive monitoring of these persistent pollutants.

     

应用脂肪酸甲酯淋洗去除土壤中多环芳烃

针对煤气厂土壤等高浓度多环芳烃污染土壤修复困难的现实,采用易生物降解的新型淋洗剂脂肪酸甲酯淋洗修复高浓度多环芳烃污染的土壤,同时进行了以甲醇、植物油(大豆油)作为淋洗剂的淋洗实验,比较不同淋洗剂的淋洗效果.结果证明脂肪酸甲酯对人工模拟污染土壤中蒽、荧蒽、芘、苯并(a)芘的去除率可以达到80%—95%,对煤气厂土壤中多环芳烃的去除效果也非常明显,总多环芳烃的去除率达到41%.脂肪酸甲酯的淋洗效果要优于其它两种淋洗剂.     

Enrichment and transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through dust aerosol generation from soil to the air

● Compositional patterns of PAHs in dust aerosol vary from soil during dust generation. ● The EF of PAH in dust aerosol is affected by soil texture and soil PAH concentration. ● The sizes of dust aerosol play an important role in the enrichment of HMW-PAHs. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are major organic pollutants in soil. It is known that they are released to the atmosphere by wind via dust aerosol generation. However, it remains unclear how these pollutants are transferred through the air/soil interface. In this study, dust aerosols were generated in the laboratory using soils (sandy loam and loam) with various physicochemical properties. The PAH concentrations of these soils and their generated dust aerosol were measured, showing that the enrichment factors (EFs) of PAHs were affected by soil texture, PAH contamination level, molecular weight of PAH species and aerosol sizes. The PAHs with higher EFs (6.24–123.35 in dust PM_2.5; 7.02–47.65 in dust PM₁₀) usually had high molecular weights with more than four aromatic rings. In addition, the positive correlation between EFs of PAHs and the total OC_aerosol content of dust aerosol in different particle sizes was also statistically significant (r = 0.440, P < 0.05). This work provides insights into the relationship between atmospheric PAHs and the contaminated soils and the transfer process of PAHs through the soil-air interface.     

表面活性剂对采油区土壤装填土柱中PAHs迁移渗透的影响

以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)对采油区土壤(MGP)中PAHs的淋洗效果进行研究．结果表明，5CMC(临界胶束浓度)LAS促进了土柱中PAHs的迁移渗透，土柱中PAHs的淋溶率较低，而且仅土柱上层5cm的土样中PAHs发生了较为明显的淋溶．与Br^-离子穿透曲线相比，土柱中PAHs的淋溶均有滞后现象，而且随着环数的增加，PAHs的淋溶滞后现象愈加明显．PAHs的迁移渗滤性与其辛醇／水分配系数之间具有显著负相关性，说明随着辛醇／水分配系数的增加，PAHs的淋溶率逐渐降低．     

多环芳烃(PAHs)在土壤-植物系统中的环境行为

PAHs具有强致癌性，它在环境中的污染问题日益受到重视。文章综合评述样品中PAHs分析过程所用提取剂的种类、提取方法和检测方法；土壤中PAHs的来源、含量、分布及其影响因素；PAHs在土壤中的吸附和解吸；PAHs在环境中的降解及降解PAHs的微生物类群；PAHs在植物体内的含量、分布及其影响因素。提出了今后值得加强研究的方面。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物，主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧，易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质，化学结构稳定，能长期存在于自然环境，给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重，因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中，微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物，并对多环芳烃的降解机理进行了探索，结果表明，微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应，而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性，使之容易被进一步降解。目前，微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复，且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物，对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述，讨论了影响微生物修复过程的因素，列举了常见的微生物修复相关技术，展望了今后的研究趋势。