高指数晶面二氧化钛对砷、锑的共吸附去除

砷(As)和锑(Sb)作为有毒元素,造成的环境污染严重威胁人类健康.目前,由于缺乏对共存体系下砷锑表面化学性质的研究以及高效的吸附材料,砷、锑的共去除是环境领域面临的一大挑战.本文以高指数晶面{201}二氧化钛(HTi O_2)为吸附剂,研究砷锑在其表面的吸附行为.Langmuir吸附等温线结果表明,As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)在HTi O_2表面的最大吸附量分别为0.407、0.861、0.197、0.181 mmol·g~(-1).砷、锑在HTi O_2表面的吸附动力学符合拟二级动力学方程,说明化学吸附是控制吸附速率的关键因素.p H边共吸附实验表明,HTi O_2对As(Ⅲ)的吸附基本不受p H的影响;对Sb(Ⅲ)的吸附随p H的升高先增大后减小;对As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)的吸附随p H的升高逐渐降低.Zeta电位结果表明,砷锑吸附后HTi O_2表面带负电,说明砷、锑在HTi O_2表面形成带负电的稳定内层配合物.本研究为水体中砷锑的共吸附去除提供了新信息.     

微生物砷代谢机制的研究进展（Progress in Study of Mechanisms of Microbial Arsenic Transformation in Environment）

环境砷污染是一个全球性问题.研究砷的生物地球化学循环可以明确环境中砷的来源及其转化特征,为探索砷污染治理的方法提供参考.越来越多的研究表明,自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用.根据微生物对砷的代谢机制不同将其分为:砷氧化微生物、砷还原微生物和砷甲基化微生物.砷氧化微生物可以将环境中的As(Ⅲ)氧化为毒性较弱并且容易被铁铝矿物吸附固定的As(Ⅴ),因此对降低环境中的砷毒性具有重要作用;微生物对砷的甲基化作用的产物通常为毒性较低的有机砷,因此也被认为是理想的修复环境砷污染的生物手段之一;然而在还原环境中,砷还原微生物却可以将游离态和结合态的As(Ⅴ)还原为毒性更强的As(Ⅲ),从而加重环境中的砷污染状况.由此可见,明确微生物的砷代谢机制及其对砷污染环境中砷迁移转化的影响,是实现生物修复砷污染环境的必要前提.论文总结了近年来国内外微生物砷代谢机制的研究进展,以期为深入研究微生物代谢砷的机理及其在砷污染治理中的应用提供参考.     

电子穿梭体介导土壤锑还原成矿的微生物机制

微生物锑还原成矿有助于降低土壤锑的生物有效性和移动性,是土壤锑污染修复的重要策略之一。电子穿梭体AQDS能够加速土壤富集菌群锑还原速率,可能与其促进微生物呼吸及细胞生长有关。理解电子穿梭体（ES）介导微生物锑还原过程与机制可为土壤锑污染控制提供关键理论支撑。醌类和黄素类电子穿梭体（AQDS和FMN）存在时可能改变微生物呼吸代谢中的电子传递过程,然而ES介导下的微生物锑还原过程及转录响应机制尚不清楚。利用锑污染稻田土壤分离的兼性厌氧锑还原细菌Mesobacillus jeotgali PS1作为研究对象,探究醌类和黄素类电子穿梭体（AQDS和FMN）对菌株PS1锑还原过程及关键功能基因转录活性的影响。结果表明,菌株PS1驱动Sb(Ⅴ)还原为Sb(Ⅲ)过程中水溶态Sb(Ⅲ)随培养时间先累积后下降,培养72 h后水溶态锑去除率为64%,生成十四面体方锑矿,表明菌株PS1驱动锑还原成矿有助于锑的钝化。两种ES能够加速细菌锑还原反应,而对胞外生成的方锑矿晶型没有影响。通过定量分析菌株PS1潜在功能基因转录表达活性,结果表明AQDS相比FMN更能促进菌株PS1细胞膜二甲基亚砜还原酶（DMSOR）基...     

土壤外源Sb(Ⅲ)的老化对其形态和跳虫(Folsomia candida)毒性的影响

老化是影响土壤重金属生物可利用性和毒性的重要因素。为了解老化对土壤Sb形态和毒性的影响,结合化学分析和生物测试,以模式生物跳虫(Folsomia candida)为受试生物,研究了北京潮土中外源Sb(Ⅲ)分别老化7 d、60 d后价态、水溶态和急性/慢性毒性的变化。结果表明,老化仅7 d后,土壤较低浓度的Sb主要以Sb(Ⅴ)存在,而浓度较高(1 600、2 400、4 800 mg·kg-1)时Sb(Ⅴ)分别仅占47.4%、27.5%和2.2%,但老化长达60 d后,浓度最高(4 800 mg·kg-1)的土壤中Sb(Ⅴ)的比重上升到38.1%,其他浓度处理的土壤中,均以Sb(Ⅴ)为主。随着老化时间的延长,土壤中水溶态Sb含量占总Sb的比例显著降低。与土壤老化过程中毒性较大的Sb(Ⅲ)向毒性较小的Sb(Ⅴ)转化与水溶态Sb含量下降相一致,Sb对跳虫的毒性随老化时间的延长明显减弱:7 d老化后土壤Sb对跳虫急性存活的半数致死浓度(LC50)为2 105 mg·kg-1,对跳虫慢性存活的LC50为683 mg·kg-1,对跳虫繁殖的半数效应浓度(EC50)为307 mg·kg-1;老化60 d后土壤Sb对跳虫急性存活、慢性存活的LC50均大于设置的最高浓度,对跳虫繁殖的EC50为1 419 mg·kg-1。因此,对于Sb这种变价金属而言,当进行土壤Sb生态毒性评价时,为避免高估其生态风险,考虑老化作用显得尤为重要。     

微生物砷还原机制的研究进展

砷是一种剧毒物质,环境中的砷对人体健康存在潜在威胁,因此长期以来备受关注.微生物的各种代谢过程对砷在环境中的归趋起着重要作用,其中砷还原微生物能将吸附于固体矿物中的As(Ⅴ)还原为可溶性强的As(Ⅲ),使砷进入液相,从而加剧了地下水等饮用水源的砷污染.论文主要介绍了两种微生物砷还原机制(异化砷还原和细胞质砷还原)在作用...     

外源钙对两种价态锑胁迫下水稻幼苗吸收积累锑和钙的影响

通过溶液培养试验,研究外源钙对两种价态锑[Sb(III)和Sb(Ⅴ)]胁迫下水稻吸收积累锑和钙的影响。结果表明,这两种价态的Sb对水稻生长均有抑制作用,Sb(III)比Sb(Ⅴ)对水稻毒害更明显,施Ca可缓解Sb对水稻的毒害。Sb(III)和Sb(Ⅴ)的添加对水稻根系和茎叶吸收积累Ca影响不一致。当溶液中的Ca浓度为5.0 mmol·L-1时,添加三价Sb 10和30μmol·L-1均可以显著地降低水稻茎叶中的Ca含量15.7%和49.4%,但是添加Sb(Ⅴ)浓度为30μmol·L-1时,却分别提高水稻茎叶和根系Ca含量26.2%和50.4%。Ca的添加可以显著地降低水稻根系和茎叶对两个价态Sb的吸收积累。在30μmol·L-1Sb(III)处理下,添加5.0和20 mmol·L-1的Ca可导致水稻根系和水稻茎叶Sb浓度分别比对照处理降低19.0%-79.4%和42.6%-71.8%;在30μmol·L-1Sb(Ⅴ)处理下,添加5.0和20 mmol·L-1的Ca可导致水稻根系和水稻茎叶Sb浓度分别比对照处理降低34.3%-70.6%和74.1%-84.6%。Ca的添加对Sb在水稻根系和茎叶中的富集系数和分配比率也有显著影响。综上所述,可以通过施用Ca肥来防治农田Sb污染,降低Sb对人体健康的危害。     

氢化物-无色散原子荧光法测定河水和废水中砷(Ⅲ)、砷(Ⅴ)、锑(Ⅲ)、锑(Ⅴ)、硒(Ⅳ)和硒(Ⅵ)

基于As (Ⅲ)、As(Ⅴ)、Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)、Sc(Ⅳ)、和Sc(Ⅵ)立不同酸度下,与硼氢化钾反应形成氢化物的行为,提出了测定水样中不同价态As、Sb和Se的原子荧光法:用HAC—NaAC缓冲液控制水样pH=5.5和PH=5.0分别测定As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)含量,水样加HCl至2N直接测定Se(Ⅳ);另取相同量的水样,经KI和抗坏血酸还原后分别测定总As和总Sb量,水样加HCl至6N煮沸后可测总Se量。用差减法求得相应的As(Ⅴ),Sb(Ⅴ)和Se (Ⅵ)含量,方法用于实际样品测定均得到满意结果。     

Cd(Ⅱ)与As(Ⅴ)在土壤铁氧化物和细菌表面上的共吸附研究

中国南方土壤常常受到镉砷复合污染,镉砷的化学特性截然不同,因此在土壤不同组分表面的化学行为存在显著区别。在南方偏酸性土壤中铁氧化物占固相比例很大,基于此,选取两种典型土壤组分,即铁氧化物(针铁矿)和微生物(蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus),通过批吸附实验结合X-射线光电子能谱探究Cd(Ⅱ)与As(Ⅴ)的共吸附特点和潜在机制,得到如下结果:在单一体系中,针铁矿对As(V)的亲和力较强,Langmuir模型拟合得到最大吸附量为1259.82 mmol·kg^-1,而蜡状芽孢杆菌对Cd(Ⅱ)的亲和力较强,最大吸附量可达1291.64 mmol·kg^-1。XPS结果表明,针铁矿表面铁羟基和细菌表面羧基和酰胺/胺基在Cd(Ⅱ)、As(Ⅴ)吸附过程中发挥主导作用;在Cd(Ⅱ)-As(Ⅴ)复合体系中,可能形成吸附剂-Cd-As或吸附剂-As-Cd三元络合物。该研究证实,镉砷在典型土壤铁氧矿物体系中的吸附存在普遍的促进效应,在微生物体系中存在不同程度的抑制,Cd(Ⅱ)与As(Ⅴ)的共吸附规律在土壤矿物和微生物上存在区别,这也意味着在土壤根际土壤与非根际土壤中有较大差异。因此在预测土壤Cd(Ⅱ)、As(Ⅴ)共存规律时也要考虑土壤组成,特别是有机物的含量等因素。该研究结果可为预测镉、砷在土壤组分上的迁移转化行为提供参考,为调控镉砷形态,对预测镉、砷在土壤中的生物地球化学循环有一定的参考价值。     

硝酸盐还原和亚铁氧化对贪铜菌还原砷的影响

华南红壤区水稻土具有含铁量较高、氮元素输入量较大的特性,且部分矿区周边的水稻田受砷污染严重,不仅影响水稻产量,还对食品安全和人类健康造成威胁。利用多轮传代富集的方法,从华南红壤水稻土中纯化获得一株具有硝酸盐还原、亚铁氧化和砷还原功能的贪铜菌Cupriavidus metallidurans Paddy-2。以该细菌为研究对象,探讨纯细菌体系中,硝酸盐还原和亚铁氧化过程对微生物还原As(Ⅴ)的影响,测试了反应体系中As(Ⅴ)和硝酸盐的还原动力学,以及Fe(Ⅱ)的氧化动力学,并对体系中Fe(Ⅱ)氧化所生成的矿物沉淀进行表征分析。As(Ⅴ)还原动力学结果表明,中性厌氧条件下贪铜菌对As(Ⅴ)的还原率为100%,而分别加入硝酸盐和Fe(Ⅱ)均能有效抑制贪铜菌对As(Ⅴ)的还原作用(还原率为27%~49%),两者同时存在对As(Ⅴ)还原的抑制作用最大(还原率只有21%)。硝酸盐作为末端电子受体,由于其氧化还原电位比As(Ⅴ)更高,因此比As(Ⅴ)更容易接收电子,从而减缓贪铜菌对As(Ⅴ)的还原效率。Fe(Ⅱ)氧化动力学和矿物表征结果表明,只有在硝酸盐和Fe(Ⅱ)共存的体系里,Fe(Ⅱ)的氧化才能得到有效的促进,并生成含Fe(Ⅲ)的无定形矿物。这些Fe(Ⅲ)矿物覆盖在菌株表面,有可能降低菌株的代谢活性,并有效吸附As(Ⅴ),从而减低体系中As的浓度,达到降低As毒性的效果。研究结果可为受砷污染农田的生物修复技术的开发提供科学依据。     

湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.     

外源Mo降低As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对水稻的毒性及As的积累

通过溶液培养试验,研究外源添加Mo对2种价态砷(As(Ⅲ)和As(Ⅴ))胁迫下水稻吸收积累Mo和As的影响。结果表明,这2种价态的As对水稻生长均有抑制作用,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)对水稻毒害更明显,添加Mo可缓解As对水稻的毒害。As添加可影响水稻根系和茎叶对Mo的吸收积累,但是不同价态As对Mo积累量的影响不一致。同时,Mo的添加也可以显著地降低水稻根系和茎叶对2个价态As的吸收积累。在100μmol·L~(-1)As(Ⅲ)处理下,添加0.1和0.5 mg·L~(-1)的Mo可导致水稻根系As积累量分别比对照处理降低38.8%和52.8%,茎叶As积累量分别降低5.1%和10.6%;当As(V)浓度为100μmol·L~(-1)时,添加0.1和0.5 mg·L~(-1)的Mo可导致水稻根系As积累量分别比对照处理降低15.4%和62.4%,茎叶As积累量分别降低11.9%和23.7%。Mo的添加还能显著地降低2种价态As在水稻根系和茎叶中的富集系数。因此,通过施用适量的Mo肥可以用来防治农田As污染,降低As对人体健康的危害。     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

The influence of introducing soft-shelled turtle on soil nitrogen-fixing microorganisms in paddy field北大核心CSCD

Soil microorganisms are an important part of the soil ecosystem, but studies on the structure of the soil bacterial community, especially the related genes, is lacking. This study aimed to investigate the structure of soil microorganisms and the connection between the soil microorganisms and different farming systems. We used the Illumina Genome Analyzer IIx to compare root soil bacteria (nifH gene) diversity characteristics between the rice-turtle co-culture system (R-T) and rice monoculture system (R-M), aiming to reveal the structural characteristics of soil microorganisms, and the connection between the soil microorganisms and different farming systems. The results of High Throughput Sequencing of nitrogen-fixing bacteria showed that the main nitrogen-fixing bacteria were classified as Bradyrhizobium, Geobacter, Anaeromyxobacter, Desulfovibrio, Sideroxydans, Desulfuromonas, Halorhodospira, Azotobacter, Desulfobulbus, Methylomonas, Pseudacidovorax, and Azospirillum. The diversity index of nitrogen-fixing bacteria in the root soil of R-T was higher than that of R-M, which was 6.85-0.07. The difference of soil nitrogen-fixation bacteria in the root soil of rice paddy was 23.86% among the different farming systems, and the difference in the different rice growth period was 16.97%. In summary, the rice growth period and different farming systems both have an influence on the nitrogen-fixation bacteria in paddy soil; the influence of the growth period on the nitrogen-fixation bacteria in the paddy soil was greater. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

Effect of some herbicides used in Nigeria on Rhizobium phaseoli, Azotobacter vinelandii and Bacillus subtilis

The effect of three herbicides namely Agroxone, Atranex 50SC and 2,4-Damine on Azotobacter vinelandii, Rhizobium phaseoli and Bacillus subtilis were studied. These bacteria were isolated from a bean-garden in Lagos. The results revealed that 2, 4-Damine was the most toxic of the three herbicides studied and Azotobacter vinelandii was found to be most sensitive to the herbicides. There was a reduction in LC50 of herbicides with increased number of days. The percentage survival decreased with increased concentration of herbicides and days for Rhizobium phaseoli and Azotobacter vinelandii while an initial reduction in population was followed by increased percentage survival of organisms for Bacillus subtilis.     

Tissue distribution of antimony (Sb) in piglets orally given graded levels of Sb (V)

The potential risks from oral intake of soil antimony (Sb) depends mainly on the amount of metal ingested and its bioavailability. Relative bioavailability may be determined by comparing Sb present in soil to a reference compound, taking into account accumulation in different target tissues or excretion. However, due to the lack of scientific knowledge concerning the fate of Sb in the organism, there is a need to study the absorption and distribution of Sb in order to select target tissues for assessment of bioavailability of Sb in soils. Thus, 45 piglets were exposed to a soluble pentavalent antimony salt (KSb(OH)₆), for 15 days at concentrations ranging from 0–1600 µg Sb/kg body weight (BW) per day. Following the exposure period, blood, plasma, liver, spleen, kidneys, hair, bone, bile and urine were obtained to measure Sb concentrations by ICP-MS. Results showed that tissue Sb levels were dose-related. Higher Sb concentrations were found in urine, kidneys, hair, bone and liver. Sb(V) was not detectable in blood and plasma. In the case of highly contaminated soil with soluble forms of Sb in concentrations ranging from 200–1600 µg Sb/kg BW, kidneys, liver and spleen are the most reliable compartments to determine Sb bioavailability from soil. However, for the soils with lower levels of contamination and a low Sb bioaccessibility, urine may serve as a relevant compartment.     

Antimony (Sb) – pollution and removal techniques – critical assessment of technologies

In view of increasing emissions of antimony (Sb) into the environment due to industrialization and consequent carcinogenicity, it is essential to remove this metal from the ecosystem. Antimony and arsenic (As) are analogs. Although numerous studies examined arsenic removal, few reports are available on Sb removal. In this review, various Sb removal techniques are described to understand how this process occurs and what research gaps are needed to improve efficiency. At present, surface adsorption technique is the most widely used for Sb removal. Biological treatment namely phytoremediation is also a promising method and more investigations are required in this regard. The selection of a suitable technique for a given area depends on the conditions including economic, environmental, and social conditions.     

Elevated level of arsenic negatively influences nifH gene expression of isolated soil bacteria in culture condition as well as soil system

Environmental Geochemistry and Health - Comprehensive studies on the effect of arsenic (As) on free-living diazotrophs that play a crucial role in soil fertility by nitrogen fixation are still...