白腐真菌修复多环芳烃污染土壤及其降解机理的研究进展

介绍了白腐真菌对多环芳烃(PAHs)的代谢途径、降解机理,阐述了白腐真菌修复PAHs污染土壤的影响因素和生态效应,并提出了提高白腐真菌修复效率的措施.白腐真菌主要通过分泌木质素降解酶系(木质家过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶)来降解PAHs,这些胞外酶可通过开环作用把PAHs代谢成为水溶性较强的醌类中间产物,再由其他微生物降解这些中间产物直至矿化.在白腐真菌的培养过程中.通过对环境因素及营养条件(如温度、pH值、C/N比、微量元素和转速)的优化可提高胞外酶产量.在修复PAHs污染土壤过程中,生物竞争、营养条件和环境因素等均会影响白腐真菌的修复效果.同时,归纳总结了改善白腐真菌修复效果的一些措施,如真菌-细菌联合修复、添加适当的培养基质、添加表面活性剂、直接施用酶制剂和改善营养条件等.     

接种降解菌对土壤中邻苯二甲酸二异辛酯降解的影响

邻苯二甲酸二异辛酯〔Di-(2-Ethylhexyl)phthalate,DEHP〕是农田土壤中常被检出的有毒有机污染物,在土壤中有较长的持留性,微生物降解是其从土壤中消失的主要途径.本文采用温室盆栽试验研究了接种两株从污水处理厂活性污泥中分离得到的高效DEHP降解菌及其混合菌悬液降解土壤中DEHP污染的效果,以及土壤中添加葡萄糖和种植作物对其降解效率的影响.结果表明,在土壤初始DEHP浓度为100mg kg-1的条件下,接种两种降解菌及其混合菌悬液都可显著提高土壤中DEHP消失的速率,其残留半衰期比不接种对照缩短了32~48d,但在相同条件下接种不同降解菌的处理之间没有显著差异.土壤中添加0.6%的葡萄糖虽然可以强烈地促进土壤微生物的整体活性,但并没有提高修复效率,反而在短期内延缓了降解菌对DEHP的降解,延长了DEHP在土壤中持留的半衰期;植物生长可显著提高降解菌的降解效率,降低土壤中DEHP的残留浓度.研究结果同时也表明,只添加葡萄糖或只种植植物对土壤中DEHP的降解并没有显著的影响.图3表4参14     

油料作物对土壤老化残留DDT的吸收积累

油料作物对亲脂性DDT的吸收富集能力是否会更强是一个值得研究的问题。采用DDT老化残留土壤,温室盆栽油料作物花生(Arachishypogaea),大豆(Glycinemax)和芝麻(Sesamumindicum)。果实成熟后将植株分成根、茎、果壳和果仁四部分,GC-ECD测定各部位中的DDT浓度。研究了油料作物对土壤老化残留DDT的吸收积累情况,结果表明,∑DDT在三种作物不同部位中的浓度顺序都是:根>茎>果壳>果仁。含油量高的花生果仁和芝麻果仁中∑DDT浓度都明显高于大豆果仁的∑DDT浓度,这种差异有可能是由果仁含油量的差异造成的。单株植物吸收积累∑DDT的总量顺序为:花生>芝麻>大豆。花生、大豆和芝麻三种作物的根和茎的生物富集系数都比较高,特别是花生的,说明这三种油料作物根部从土壤中吸收积累老化残留DDT的能力以及从根部向茎部运输DDT的能力都是相当强的。     

冶炼企业周边农田土壤的多环芳烃污染及其细菌群落效应

多环芳烃是一类持久性有机污染物,进入土壤后可能产生多方面生态效应。为研究多环芳烃对土壤微生物的影响,选取南京某冶炼企业周边农田样品,在分析污染物含量基础上,采用高通量测序、定量PCR等方法综合评价了土壤细菌多样性和组成以及多环芳烃降解细菌丰度等特征。17个土壤样品中,多环芳烃总量为0.25~31.08 mg·kg-1,并具有随污染源距离增加而降低的空间分布特征。与土壤理化性质如p H相比较,多环芳烃污染对土壤细菌的总体多样性和群落组成影响不显著。进一步分析发现多环芳烃与潜在降解微生物的相对丰度和降解功能基因(芳香环羟基化双加氧酶,PAH-RHDα)拷贝数显著正相关。污染较重样品的克隆、测序分析表明,土壤中PAH-RHDα基因主要属于革兰氏阳性细菌nid A3/fad A1类群,且与分支杆菌相关序列较为接近。这些结果综合评价了冶炼企业周边农田土壤多环芳烃污染对微生物群落的影响,提示土壤污染在多环芳烃潜在降解细菌中的富集作用,将为后续污染土壤生物修复提供重要科学依据。     

矿区砷污染对土壤线虫群落结构特征的影响

对湖南省石门县雄黄矿区不同As污染程度土壤线虫群落结构特征进行了研究.共获得线虫27属,食真菌线虫滑刃属(Aphelenchoides)在3种土壤中均为优势属.食细菌和食真菌线虫分别为低As和中As土壤的优势营养类群,而植物寄生线虫为高As土壤的优势营养类群.低As和中As土壤的自由生活线虫成熟度指数(IM)和瓦斯乐斯卡指数(IW)显著高于高As土壤,但植物寄生线虫成熟度指数(IPP)和IPP/IM比值则表现出相反的趋势.可见,高As土壤的食物网受到As污染的干扰较大,群落环境质量较差.因此,土壤线虫群落结构对土壤质量或生态系统的变化具有很好的生物指示作用.     

丛枝菌根真菌对海州香薷生长及其Cu吸收的影响

在温室盆栽条件下研究了接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌对灭菌土壤中海州香薷生长及其Cu吸收的影响.试验设0,50,100,200,400mg·kg^-1等5个外施Cu水平,Glomus caledonium90036(36)、Acaulospora mellea ZZ(ZZ)2种菌剂处理和1个不接AM真菌的对照处理(CK).苗后60d收获植株.结果表明,尽管菌根侵染率随Cu水平的升高而降低,但都高达50%以上,说明AM真菌易于侵染海州香薷.36和ZZ处理在各Cu水平下都显著提高了海州香薷地上和根系干重.在200mg.kg^-1及以下各Cu水平时,2种菌剂处理提高海州香薷地上部分Cu浓度,在400mg·kg^-1Cu水平时,地上部分Cu浓度在36、ZZ和CK之间没有显著差异.在施Cu水平为0mg·kg^-1时,海州香薷根系Cu浓度在36、ZZ和CK之间差异不显著,在50mg·kg^-1及以上各Cu水平时,36和ZZ降低海州香薷根系Cu浓度.36和ZZ处理在各Cu水平提高地上部分Cu吸收量,在100mg·kg^-1Cu水平时提高根系Cu吸收量.总之,接种AM真菌可以促进海州香薷向地上部转运Cu,提高其地上部分Cu吸收量.     

pH值和离子对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响

根据OECD Guideline 106批平衡实验,研究了pH值、Ca2+浓度和离子类型对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响.结果表明,吸附系数(Kd)随着pH值的增大有先增加后减小的趋势,在pH 4.0和pH 6.0时吸附系数较大.红外光谱表明,pH 3.0有利于诺氟沙星和胡敏酸形成氢键; pH6.0和7.0时胡敏酸的羧基可能与诺氟沙星的氨基形成了肽键.诺氟沙星在胡敏酸上的吸附量和Kd值随着溶液中Ca2+离子浓度的增加而逐渐减小,表明两者之间存在阳离子吸附和竞争吸附.不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致诺氟沙星在胡敏酸的吸附特性存在差异.阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,在胡敏酸表面吸附位点的吸附能力就越强,对诺氟沙星吸附阻碍作用越显著,表现在诺氟沙星的最大吸附量(Qm)为:M+ (Na+、K+、NH4+) >M2+ (Mg2+、Ca2+、Zn2+);其次受阳离子的离子半径和水解作用的影响.而只有能水解的阴离子才能对诺氟沙星在胡敏酸上的吸附产生明显的阻碍作用.     

古水稻土中多环芳烃的分布特征及其来源判定

测定了马家浜文化(距今约6 000a)遗址2个剖面表层土壤、古代水稻土和古代旱地土壤、以及底层土壤中15种多环芳烃的含量,并对其可能来源进行了判定.结果表明,表层土壤中PAHs的含量分别为202.9μg·kg^-1和207.7μg·kg^-1,主要来源于大气沉降;古水稻土中PAHs含量明显降低,仅为56.0μg·kg^-1,但高于古旱地土壤及底层土壤。古旱地土壤及底层土壤PAHs含量在32.0～36.9μg·kg^-1.古水稻土中,2环和3环所占比例较大,达63%,萘和菲含量最高,而4环以上的多环芳烃含量较低.Phe/Ant和BaA/Chr比值和有机质¹³C-NMR图谱显示,古水稻土中的多环芳烃主要来源于水稻秸秆的焚烧,同时还原条件下的生物合成可能是其另一个重要来源.     

双孢菇培养基废料对绿豆生长及AM真菌侵染的影响

通过盆栽试验,研究添加不同比例双孢菇(Agaricus bisporus)培养基废料(菇渣)对绿豆(Vigna radiate)生长及其根系受AM真菌侵染的影响.结果发现,在接种AM菌剂条件下,添加菇渣在基质中所占质量分数为5%~50%时,不同程度地提高了AM真菌对绿豆根系的侵染率,促进了植株生长与绿豆经济产量的提高,AM真菌侵染率在35 d左右达到高峰.添加20%菇渣的处理效果最佳,60 d收获时比对照植株高58%,生物量增加128%,豆荚干重增加598%,绿豆干重增加577%,经济产量(绿豆干重)与35 d时AM真菌对绿豆根系的侵染率呈显著线性回归关系(P<0.05).这说明添加20%左右的菇渣最有利于促进AM真菌对绿豆根系的侵染以及绿豆植株的营养生长和生殖生长.在最适菇渣比例(20%)条件下接种AM菌剂,基质灭菌(包括土壤与菇渣)处理的AM真菌侵染率与非灭菌对照没有显著差异,表明双孢菇培养基废料可以应用于AM菌剂的扩繁.     

集约化养殖畜禽粪便农用对土壤次生盐渍化的影响评估

针对畜禽粪便中盐分残留问题,在江苏省采集分析了180个粪便样品,通过基于GIS的空间分析与基于土壤盐分累积模型的模拟预测,评估了粪便农用对土壤次生盐渍化的潜在影响.结果表明,江苏省目前畜禽粪便中盐分含量较高,最高(以干粪计)达24.2 g·kg-1;南通、盐城、连云港等沿海地区与徐州、宿迁、淮安等徐淮地区为畜禽粪便农用造成土壤次生盐渍化的高风险区;施用畜禽粪便对露天种植的土壤次生盐渍化没有显著影响,而对温室土壤影响较大,在畜禽粪便盐分含量较高(以干粪计,24.2 g·kg-1),中、高施肥量条件下[以干粪计,65～100 t/(hm2·a)],施用纯有机肥2～8 a温室土壤盐分含量增加1.0～2.5 g·kg-1,土壤可达轻度、中度甚至强度盐渍化土程度.