土著细菌对江汉平原浅层含水层沉积物中砷迁移的影响

对江汉平原水文地质调查发现,该地区地下水砷含量已远超国家饮用水标准。以沉积物培养的土著细菌混合液为生物材料,以江汉平原高砷含水层沉积物为研究对象,在实验室内模拟地下水系统,研究厌氧环境条件下,不同生物量土著细菌和pH值对沉积物中砷迁移转化的影响,以及土著细菌活动下砷在不同沉积物中的迁移转化。结果表明,不同生物量菌悬液都能促进沉积物中As的释放,增加总As和As(III)的浓度,但150mL处理组,在研究后期,总As和As(III)的浓度呈现减缓趋势;在初始生物量一定的条件下,沉积物中As含量越高,细菌活动下总As相对释出量就越低,而且As(III)占所释出总As的比值就越高,但两个高砷含量沉积物组的差异较小;在初始pH值为5、7和9的培养条件下,细菌都能加速砷的迁移,但pH值为5的处理组(简称pH5处理组)最弱,在前8天,pH9处理组较pH7处理组的低,随后超过pH7处理组。研究表明,土著细菌悬液能加速As从沉积物中释出,并且释出的As以As(III)为主;在耐受的弱碱性环境条件下,细菌对砷的迁移和转化随环境的pH值增加而增强。     

土著细菌胞外聚合物对浅层地下水系统中砷增强的生物指示

为探明地下水环境中砷(As)对土著细菌的胁迫和土著细菌胞外聚合物(EPS)对浅层地下水系统中砷增强的响应机制,研究了厌氧条件下土著细菌D51001-1受As(V)和As(Ⅲ)胁迫时的生长特征,测定了细菌培养液中生物量、砷含量和细菌EPS组分的变化,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)技术分析了砷增强对土著细菌表面结构特征的影响。结果表明:土著细菌D51001-1具有较强的耐As(V)能力,并且在接种1 d内能使溶液中50%以上的As(V)还原为As(Ⅲ),而As(Ⅲ)则会显著抑制土著细菌D51001-1的生长;FTIR分析发现,土著细菌细胞表面存在多种结合砷的官能团(如羟基、羧基、酰胺基和苯酚类),在砷胁迫下,土著细菌的EPS分泌量增加,以应对砷增强对土著细菌细胞的伤害。利用土著细菌的这些特征性变化可以指示浅层地下水系统中的砷异常。     

土壤藻改良退化草地对土壤酶活性的影响

研究土壤藻生长对退化草地不同埋深土壤p H和土壤酶活性的影响,为利用土壤藻改良退化草地提供重要的理论依据。采集野外未接种与接种土壤藻区域不同年限(0、1、2、3 a)退化草地不同埋深(0~10、10~20、20~30和30~50 cm)土壤样品,测定土壤的p H值和土壤酶活性。结果表明,土壤藻的生长使不同埋深土壤p H降低,但仍然保持弱碱性;人工土壤藻结皮的形成和发育使与碳素、氮素和磷素循环有关的土壤酶活性增强,但对不同土壤酶活性的影响具有一定的差异。土壤藻结皮发育时间越长,对土壤酶活性影响越强,但随着土壤埋深的增加而减弱。土壤藻在形成生物结皮的过程中,土壤酶的活性增强,加速了环境中碳、氮和磷的循环,从而促进退化草地的恢复。     

16S rDNA克隆文库解析江汉平原高砷地下水系统中的细菌多样性

为研究江汉平原高砷地下水系统中细菌多样性和种群结构,以2011年11月采自江汉平原仙桃市沙湖镇高砷含水层沉积物为研究对象,沉积物采自同一50m钻井,分别选取埋深9.9～10.1m和15.7～16.0m样品。提取沉积物中总DNA,采用16SrDNA克隆文库方法,分析高砷含水层沉积物中土壤细菌的多样性。结果发现,伯克氏菌目(Burkholderiales)、假单胞杆菌目(Pseudomonadales)和肠杆菌目(Enterobacteriales)构成了高砷系统中抗砷的优势菌群。结果表明,高砷含水层中生活有大量微生物,这些微生物在砷的地球化学循环中扮演着重要角色。     

有机物对沉积物中砷生物迁移的影响研究

环境中砷的存在往往会对人类健康产生不利影响。以从高砷含水层沉积物中筛选的砷抗性细菌X6400-2为生物材料,通过测定微宇宙体系中各种形态砷的含量,研究外加有机碳源葡萄糖、麦芽糖、腐殖酸、富里酸对含水层沉积物中砷生物迁移转化的影响。结果表明:4种有机碳源均影响微生物X6400-2的生长;细菌X6400-2生长的最适合碳源浓度分别为葡萄糖2.0g/L、麦芽糖1.0g/L、腐殖酸1.5g/L、富里酸2.5g/L;未接种细菌X6400-2时在有机碳单独作用下沉积物中砷的释放量很少,溶液中砷含量几乎为零,说明有机物单独作用对沉积物中砷生物迁移的影响较小;当向添加了有机物的沉积物-培养基微宇宙体系中接种细菌X6400-2后,沉积物中的砷快速向溶液中迁移,其中添加富里酸的微宇宙体系沉积物中砷的生物迁移最明显,As(Ⅲ)、As(V)和总砷的释放量最高分别达到沉积物中的63.3%、66.4%和41.3%;由于沉积物对溶液中释放的砷具有二次吸附作用,溶液中As(Ⅲ)、As(V)和总砷达到最高浓度后均缓慢降低至趋于稳定。