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.     

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。     

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析。结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg^?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg^?1,Ei=565.75)、镉(31.46 mg·kg^?1,Ei=7491.5)的生态危害性最强;土壤采样深度与重金属综合潜在生态风险指数(RI)呈显著正相关(r=0.79,P=0.000),而横向样品中RI与采样距离显著负相关(r=?0.85,P=0.000)。在污染土壤中,变形杆菌门(Proteobacteria,54.35%±17.16%)和放线杆菌门(Actinobacteria,22.39%±10.64%)占主导地位,属层级中假单孢杆菌属(Pseudomonas,16.47%±11.84%)、不动杆菌属(Acinetobacter,8.07%±7.11%)以及硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus,7.53%±14.68%)相对丰度较高;而26个共享类群占据了该尾矿污染土壤中微生物群落总平均相对丰度90%以上,尽管不同属的具体相对丰度在不同样品间的分布趋势差异较大。纵剖采集的污染土样中,铁原体属(Ferroplasma)、硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)占优势,与理化的共存网络图分析(相关系数|r|≥0.6,P<0.05)显示部分类群与亚铁、游离态砷和镉成显著正相关,而与pH成显著负相关;横向采集的土样中,以嗜酸菌属(Acidiphilium)、假单孢杆菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、硫杆菌属(Thiobacillus)等为主,部分类群与总砷、铅成显著正相关,而与结合态或包蔽型砷成显著负相关。综上,该研究不仅对目标区域尾矿不同重金属污染程度进行了分析,同时探讨了污染土壤中核心响应类群的组成多样性,为筛选潜在重金属抗性菌群或工程菌群提供理论基础。     

重金属复合污染土壤中耐铅镉微生物的筛选及鉴定

为获得复合重金属高耐性微生物资源菌株,采集广西桂西北尾矿区重金属污染的土壤样品,采用改良的马丁氏培养基分离和筛选既耐铅又耐镉的高耐性微生物.结果获得了一株耐铅浓度为1 200 mg/L、镉浓度为120 mg/L的铅镉复合耐性真菌——菌株K-3.该菌株(K-3)最适生长环境为温度30℃、p H值7.0、盐浓度3%.通过形态结合分子生物学鉴定得知,K-3菌株与已知分类地位的标准菌株Uncultured Westerdykella的18S rDNA序列一致性为99%.本研究获得的铅镉复合耐性真菌——菌株K-3是重金属铅和镉的最强双耐真菌之一,可为微生物或微生物联合植物修复重金属污染土壤提供重要的微生物种质资源.(图8表3参39)     

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.     

滇池周边磷矿复垦区土壤重金属污染特征研究

长期开采磷矿所产生的重金属残留将给矿区复垦后的农业或林业生产带来环境风险。选取云南省滇池周边某磷矿区的复垦区作为研究区域,分析了复垦区内不同土地利用类型在不同复垦年限下土壤中铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)等10种重金属的含量,并利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度与生态风险进行了评价。综合指数法和潜在生态风险指数法分析结果均表明,Cd为各复垦区的首要污染物;而地累积指数法分析结果显示,大多数复垦区域的首要污染物为Pb。综合而言,各复垦区的首要污染物为Cd和Pb。其中,停采恢复区土壤中重金属含量最高,生态风险也最高。随复垦年限增加,农田和林地土壤中的重金属含量均有所下降,这表明矿区复垦降低了土壤重金属含量与生态风险,改善了环境质量,但在较短的复垦年限下种植农作物或林木仍存在一定的环境风险。各重元素的相关性分析结果显示:复垦区土壤中Cd、Pb和Cr的污染特征具有较高的相似性,且在复垦区中常会出现其中2~3种元素的复合污染。因此,在对复垦区中土壤重金属污染进行防控时,除需对首要污染物进行污染防控外,应根据复合污染特征考虑多污染物协同防控的效果和效益,降低污染防控的边际成本。     

锰化厂土壤重金属污染及微生物群落结构特征

土壤一旦受到重金属污染,土壤微生物的生长代谢将受到影响,导致微生物群落结构发生变化。为探究不同深度土壤重金属与微生物群落结构之间的关系,对锰化厂同一污染点的不同深度(0.3~0.5、1.0~1.5、2.0~2.5、3.0~3.5 m)土壤进行样品采集,发现其重金属污染包括:锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)和铅(Pb),且在土壤3.5 m深度以上均超出了广东省土壤背景值。运用传统内梅罗污染指数法对采样区土壤断面进行污染评价,采用典型相关和典范对应分析法,对不同土层重金属含量和微生物群落丰度的相关性进行了分析。结果表明:该污染区土壤3.0 m深度以上伴有多种重金属复合污染,且1.5 m深度以上土壤属于重度污染;通过高通量测序对土壤微生物的分析,发现微生物群落组成大体一致,但不同重金属污染程度的土层所对应形成的微生物群落丰度不同,初步确定该污染区的优势菌为Sphingomonas;该区对土壤微生物影响较大的多种重金属复合污染因子主要包括Ni、Zn、Cd、Mn和Hg,且在土壤2.0~2.5m深度范围内富集了多种重金属抗性菌。该研究从多角度分析了不同土层重金属污染与微生物群落的关系,为同类污染矿区土壤环境质量评价提供科学依据,为重金属抗性菌的实验室分离提供一定的场地选择依据,可在一定程度上指导矿区重金属污染土壤的改良及修复。     

甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关。以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性。样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(分别命名为S1、S2、S3和S4)。采用Hakanson指数法来评估该地重金属生态风险;选用改进的BCR顺序提取法分析Pb与Cd的组分分布情况;利用SPSS和Canoco 4.5对土壤性质、重金属和细菌群落进行相关性分析和冗余分析,探究微生物群落结构与土壤性质和重金属污染之间的相关性。结果表明:白银市该处重金属污染场地3 km以内的土壤均受到严重的Pb、Cd污染。Pb主要以弱酸可提取态和可还原态的形式存在于土壤中,Cd则以弱酸可提取态为主;土壤重金属的危害生态指数均已经达到极高污染风险程度,且危害程度S1>S3>S2>S4;微生物丰度和多样性可能受到土壤性质及重金属的共同影响,与Pb、Cd的污染程度大致呈负相关(S2相似文献   

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。     

铜陵市铜尾矿土壤动物群落生态研究

对安徽省铜陵市铜尾矿地6种生境中土壤动物群落进行野外调查和室内分析，研究不同弃置堆放时间的铜尾矿地土壤的动物群落结构及其与尾矿基质理化性质、植被状况等生境条件之间的关系。结果表明，尾矿堆放时间、区位地貌和植被状况的不同，尾矿基质的理化性质发生变化，导致土壤动物的种类组成和数量分布具有明显差异。土壤动物在土体中的表聚性强，绝大部分集中分布于A层(0～5cm)；土壤的物理性质越稳定，土壤动物越丰富；土壤肥力越高，土壤动物越丰富多样。即尾矿地土壤的生境条件越优越，土壤动物群落的物种丰富度越大，个体数量分布越多，群落多样性越高。这些研究结论为尾矿区的生态修复和可持续利用提供了参考依据。     

镉胁迫对豆科作物生理生态效应研究进展

镉(Cd)污染对豆科作物的生理生态可产生较大影响.低浓度的Cd胁迫对豆科作物的生物量与株高、根长的增长具有一定的刺激效应,但高浓度的Cd胁迫对豆科作物生长有抑制效应;Cd在豆科作物各器官的富集和分布,存在根>茎>叶>籽粒的规律;Cd胁迫可导致豆科作物的细胞亚微结构发生变化,并可使DNA发生变化,诱导细胞衰老;在超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等保护性酶的调节下,可以在一定程度上缓解Cd胁迫对豆科作物膜脂的过氧化伤害作用,但这种保护作用有一定限度.在总结国内外相关研究基础上,就Cd胁迫豆科作物的试验研究方法及其对豆科作物的生理生态效应进行了简要综述,并指出了存在的问题与发展前景.     

Elevated Levels of Cadmium and Zinc in Paddy Soils and Elevated Levels of Cadmium in Rice Grain Downstream of a Zinc Mineralized Area in Thailand: Implications for Public Health

Prolonged consumption of rice containing elevated cadmium (Cd) levels is a significant health issue particularly in subsistence communities that are dependent on rice produced on-farm. This situation is further exacerbated in areas of known non-ferrous mineralization adjacent to rice-based agricultural systems where the opportunity for contamination of rice and its eventual entry into the food chain is high. In the current study, an assessment of the degree of soil Cd and Zn contamination and associated rice grain Cd contamination downstream of an actively mined zone of Zn mineralization in western Thailand was undertaken. Total soil Cd and Zn concentrations in the rice-based agricultural system investigated ranged from 0.5 to 284 mg kg⁻¹ and 100 to 8036 mg kg⁻¹, respectively. Further, the results indicate that the contamination is associated with suspended sediment transported to fields via the irrigation supply. Consequently, the spatial distribution of Cd and Zn is directly related to a field’s proximity to primary outlets from in-field irrigation channels and inter-field irrigation flows with 60–100% of the Cd and Zn loading associated with the first three fields in irrigation sequence. Rice grain Cd concentrations in the 524 fields sampled, ranged from 0.05 to 7.7 mg kg⁻¹. Over 90% of the rice grain samples collected contained Cd at concentrations exceeding the Codex Committee on Food Additives and Contaminants (CCFAC) draft Maximum Permissible Level for rice grain of 0.2 mg Cd kg⁻¹. In addition, as a function of demographic group, estimated Weekly Intake (WI) values ranged from 20 to 82 μg Cd per kg Body. This poses a significant public health risk to local communities. The results of this study suggest that an irrigation sequence-based field classification technique in combination with strategic soil and rice grain sampling and the estimation of WI values via rice intake alone may be a useful decision support tool to rapidly evaluate potential public health risks in irrigated rice-based agricultural systems receiving Cd contaminated irrigation water. In addition, the proposed technique will facilitate the cost effective strategic targeting of detailed epidemiological studies thus focusing resources to specific ‘high risk’ areas.     

镉与铜的分离与测定研究

设计出离子交换分离法分离与测定Cd2 和Cu2 的实验方案及实验步骤,摸索出分离与测定Cd2 和Cu2 的最佳实验条件.     

Essential and nonessential elements in the red-crowned crane Grus japonensis of Zhalong Wetland,northeastern China

The concentrations of four essential (Ca, Mg, Zn, and Cu) and two nonessential elements (Pb and Cd) in feathers and kidneys, livers, gut walls, and muscles of eight carcasses of migratory red-crowned cranes (Grus japonensis) from Zhalong Wetland, northeastern China, were examined. The concentrations of Cd in the feathers were between 0.4 mg kg^?1 dry weight (dw) and 3.1 mg kg^?1 dw, in the livers between 0.4 and 4.4 mg kg^?1 dw, the maximum of which exceeded a level considered to be environmental exposure risk (i.e., 3 mg kg^?1 dw in the liver or kidney). High Pb levels (0.4–3.2 mg kg^?1 dw, with an average of 1.8 mg kg^?1) were also detected in livers, which exceeded a level considered toxicosis in birds (1.7 mg kg^?1 dw). Pb and Cd had the highest scores in principal component analysis. Relatively high Pb and Cd concentrations in the migratory cranes were thought to be associated with their habitat and prey.     

石灰氮对镉污染土壤中镉生物有效性的影响

以石灰作对比,在大田条件下研究了不同石灰氮用量对镉污染土壤中镉生物有效性的影响。结果表明,一定量石灰或石灰氮处理均能显著提高酸性土壤的pH值,降低污染土壤中有效态镉质量分数及水稻茎叶和糙米中的镉质量分数。与不施改良剂的对照相比,石灰施用量达到1 200 kg.hm-2时土壤pH值显著提高,土壤有效态镉质量分数降低12.6%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低25.5%（P〈0.05）和28.3%（P〈0.05）;石灰氮施用量达到600 kg.hm-2时,土壤pH值显著高于对照,土壤有效态镉质量分数较对照降低10.9%（P〈0.05）,水稻茎叶和糙米中镉质量分数分别降低36.8%（P〈0.05）和33.0%（P〈0.05）。等量条件下（600 kg.hm-2）石灰氮对降低土壤镉有效性及水稻累积镉的效果相对优于石灰处理。因此,石灰氮与石灰一样可用于酸性重金属污染土壤的修复与改良,是一种极具潜力的土壤改良剂。     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

A simple ligandless microextraction method based on ionic liquid for the determination of trace cadmium in water and biological samples

A simple and efficient ionic liquid-based ligandless microextraction method has been developed for preconcentration of cadmium ions (Cd²⁺) as a step prior to its determination by flame atomic absorption spectrometry (FAAS) with a micro-sample introduction system. In this approach, the ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate [C₄mim][PF₆] and ethanol were used as extractant and dispersive solvents to preconcentrate the Cd²⁺ in different waters, acid digested scalp hair, and nail samples. Some analytical parameters influencing the extraction efficiency of Cd²⁺ and its subsequent determination, including pH, IL volume, dispersant solvent volume, sample volume, temperature, incubation time, and matrix effect, were optimized. Under optimal conditions, the limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), and enhancement factor (EF) were 0.4 μg L^?1, 1.3 μg L^?1, and 50, respectively. The relative standard deviation (RSD) of 100 μgL^?1 Cd²⁺ was 4.3% (n = 6). The validity of the proposed method was checked by determining Cd²⁺ in certified reference material (TM-25.3 fortified water) and standard addition; the results showed sufficient recovery (>98%) of Cd²⁺ within the certified value. The method was applied for preconcentration and determination of cadmium in waters and biological samples.     

Holly (Ilex Aquifolium L.) As Zinc and Cadmium Accumulative Indicator in Biogeochemical Prospecting

The results of previous investigations in mineralized and sterile areas of Tuscany (Italy) appeared to point out the special aptitude of holly (Ilex aquifolium L.) in concentrating cadmium and zinc. in the present paper this behaviour has been verified in a mineralized area of Lombardy (Northern Italy).

Samples of leaves, twigs and barks from holly trees were collected, and metal contents (Zn, Cd, and Pb) have been determined by differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV). for comparison, some samples of wood anemone (Anemone nemorosa L.) and soil were also analyzed.

The data obtained confirm a preferential cadmium and zinc accumulation by holly (up to 16 and 1400 μg g^-1 dry weight, respectively) also depending on different vegetal organs and vegetative stages of plants. Highest contents of lead have been recovered in the outer portion of bark.     

碲化镉量子点Cd~(2+)释放对小鼠肝、肾组织毒作用的研究

探讨碲化镉量子点(cadmium telluride quantum dots,Cd Te QDs)Cd2+释放与其体内毒性之间的关系。将24只雄性ICR小鼠(24.7~26.8g)随机分为4组,每组6只,分别为0 nmol组(对照组)、5 nmol染毒组、50 nmol染毒组和500 nmol染毒组(以Cd2+的摩尔浓度计算)。采用尾静脉注射方式进行染毒,染毒组注射0.15 ml不同浓度的Cd Te QDs溶液,对照组注射同等体积的生理盐水。染毒24h后小鼠脱臼处死,计算脏器系数,进行血常规和血清生化指标分析以及肝、肾组织的病理组织学检查。选取金属硫蛋白(metallothionein,MT)作为生物体内游离Cd2+水平的生物标志物,通过酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫组织化学技术检测小鼠肝、肾组织中的MT水平。结果表明,各染毒组小鼠肝、肾脏器系数与对照组相比,差异无统计学意义(P0.05),尿素氮水平与对照组相比显著降低(P0.01)。随着染毒剂量增加,小鼠肝、肾组织病理改变逐渐加重,肝细胞可见不同程度的水性样变和肿胀;肾小管管腔水肿、肾上皮细胞水样变性,以及远曲小管水肿。染毒组小鼠肝、肾组织中MT的含量与对照组相比明显升高(P0.05),且随着染毒剂量增加MT表达增强。研究结果提示,Cd Te QDs对小鼠肝、肾组织具有一定的毒作用,其毒作用大小与Cd Te QDs降解释放的游离Cd2+含量呈正相关。