基于微生物生物完整性指数的地下水生态系统健康评价:以包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统为例

生物完整性指数是水体生态系统健康评价的重要指标,已被广泛应用于湖泊河流等的生态系统健康评价中.但利用水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的报道很少,针对地下水生态系统的研究更是鲜见.本研究针对包钢稀土尾矿库周边地下水生态系统健康开展评价工作,基于地下水环境中微生物群落Illumina高通量测序信息,筛选关键环境因子,甄别敏感或耐受微生物分类属,确定候选生物参数,探索针对地下水的微生物完整性指数(microbiome index of biotic integrity,M-IBI)评价流程与标准构建方法.结果表明,总计12个地下水样点中,4个样点属于健康等级(Ⅰ级),占总样点的33.3%;2个样点属于亚健康等级(Ⅱ级),占总样点的16.7%;5个样点属于一般等级(Ⅲ级),占41.7%;1个样点属于较差等级(Ⅳ级),占8.3%;总体来看,靠近尾矿库的样点健康等级较低,而远离尾矿库参照点受到的干扰较小,健康等级较高,这可能与人类活动干扰影响程度密切相关.参照该地区地下水理化参数基础上的水质情况分析结果,发现应用M-IBI指数可较合理地评估包头稀土尾矿区周边地下水生态系统健康状况.结合生态系统健康内涵,本研究初步提出针对地下水生态系统健康的M-IBI指数评价体系构建流程.     

模拟土壤团聚体中金属离子的吸附-还原解吸

通过高分子水凝胶包裹技术,研究了不同的团聚体模拟体系中金属离子的吸附-生物还原解吸机制。结果表明:无定形铁矿物模拟团聚体对于金属离子的吸附量高于针铁矿模拟团聚体,且交联密度1.0%包裹组金属离子吸附量小于0.3%包裹组。在希瓦氏菌的作用下,凝胶包裹的铁矿物体系中亚铁浓度先升高后下降,而铁矿物上吸附的Cu2+和Mn2+则随着生物还原作用而解吸释放;针铁矿组的解吸量低于无定形铁矿物,而交联密度高的1.0%包裹组金属离子解吸量高于0.3%包裹组。在凝胶包裹的水稻土团聚体体系中,生物还原作用同样会引起铜/镍/钴/锰离子的溶出,从而影响土壤环境中重金属污染的迁移转化。     

生物炭对土壤中铁生物还原作用和重金属分布的影响

构建厌氧精瓶培养实验体系,探讨生物炭对土壤中铁的生物还原和其他重金属形态转化的影响。结果表明:生物炭会影响铁还原菌希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)对土壤中铁矿物的还原溶出,降低亚铁离子浓度。培养70d后,土壤-希瓦氏菌(SR)处理组亚铁离子摩尔浓度为(291.0±58.0)μmol/L,土壤-希瓦氏菌-生物炭(SRB)处理组亚铁离子摩尔浓度降为(94.7±32.4)μmol/L。同时,生物炭改变了铁生物还原作用对土壤中重金属迁移性的影响。SRB处理组土壤中可交换态锌、钴和镍含量低于土壤-生物炭(CB)处理组,而铁锰氧化物结合态含量增加;与SR处理组相比,SRB处理组可交换态和铁锰氧化物结合态锌、钴、镍含量均有所增加。因此,在稻田等厌氧环境下应用生物炭修复重金属污染土壤时,生物炭对铁矿物生物还原、重金属形态转化的影响需要引起关注。     

非均相高效催化剂在餐厨废油转化生物柴油中的应用

近年来,非均相催化剂在酯化和转酯化催化制备生物柴油中备受关注。综述了固体碱、固体酸、固定化酶等非均相高效催化剂在生物柴油制备中的研究进展,并展望了新型非均相催化剂在餐厨废油转化制备生物柴油的应用前景。     

一株多环芳烃降解菌的筛选及其降解特性

微生物修复是治理土壤多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)污染的主要方法,而高效降解菌筛选是微生物修复技术的重要基础。从北京焦化厂土壤中筛选分离得到一株PAHs降解菌Q3,通过生理生化和16S rDNA等分析手段鉴定其为Rhodococcus rhodochrous。结果表明:该菌株对芘的耐受能力较强,可降解初始浓度为200 mg·L~(-1)的芘;该菌株具有降解广谱性,可利用苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]苝等9种PAHs为唯一碳源进行代谢,特别是对苯并[a]芘等高环PAHs具有较好的降解效果;此外,该菌株可有效降解模拟液中的混合PAHs,并且对野外被PAHs长期污染的土壤具有较好的强化修复效果。投加菌株处理后的处理组与对照组相比,土壤PAHs总去除率提高了24%。以上结果表明该菌株对环境中被PAHs污染的土壤具有较好的强化修复潜力,可为PAHs污染土壤的微生物修复技术提供技术参考。     

降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤稳定性的影响研究

通过模拟加速老化实验和土柱淋溶实验，探究降雨对磷基材料修复镉铅污染土壤效果稳定性的影响。结果表明：模拟降雨加速老化对土壤中有效镉含量的影响不显著，但是加速老化12 a后，土壤中有效铅由(2.74±0.35) mg/kg增加到(3.66±0.39) mg/kg(模拟自然降雨)和(3.59±0.19) mg/kg(模拟酸雨)。在添加磷基材料的土壤中，模拟降雨加速老化后，镉和铅有效性变化不显著。在土柱淋溶实验体系中，模拟4个月降雨当量的酸雨淋溶后，所有处理组的滤出液镉离子和铅离子始终低于0.1μg/L。对照组的表层(0～5 cm)土壤pH显著低于其他剖面层；不同剖面层土壤的镉、铅有效性和赋存形态变化较小，5～10 cm剖面层土壤的酸可溶态镉比例高于表层土壤。在添加磷基材料F、F700的处理组中，土壤pH、镉和铅的有效性与赋存形态在垂向上大多不存在显著差异，但底层(10～15 cm)土壤的酸可溶态镉和铅比例高于其他剖面层。综上所述，磷基材料能够有效固持土壤中镉和铅，削减降雨对重金属的活化-释放作用。     

调控pH对于人工湿地中红壤吸附固持锰离子的影响

人工湿地是一项高效的矿山废水重金属污染控制技术。如果能使用当地土壤作为基质,则可以大大降低人工湿地的构建成本。文章比较了不同pH调控措施下红壤对矿山废水中锰离子的吸附效率,并探讨了生物还原作用与植株生长对红壤湿地中锰运移的影响。结果表明:添加碳酸钙比氢氧化钙处理更能显著提高红壤对锰离子的吸附效率。伴随着生物还原作用,红壤土柱间隙水中保持一定的锰浓度,而碳酸钙处理能维持锰离子的吸附固持趋势。在野外红壤基人工湿地中,碳酸钙添加能够显著降低间隙水中锰浓度,但在植株种植与碳酸钙添加共存时,间隙水中锰浓度反而高于对照红壤组。因此,构建处理重金属污染废水的红壤基人工湿地时必须同时优化pH调控与植株种植措施。     

湿地中胶体态重金属与形态监测技术研究现状

湿地沉积物间隙水中无机、有机以及生物胶体普遍存在且迁移活性强,这些土壤胶体对重金属的环境污染行为及其地球生物化学循环过程具有重要的调节作用。目前有关湿地环境中胶体态组分耦合重金属形态转化及其相应的形态监测技术逐渐引起人们的关注。文章重点分析了有关沉积物及其间隙水中胶体-重金属形态及相关原位监测方面的研究现状,阐述了国内外高分子凝胶基重金属形态监测技术的研究态势,指出传统原位采样技术存在的问题,并对新型湿地采样技术在胶体态重金属原位监测方面的发展前景进行了展望。     

炼油厂周边PAHs污染土壤中微生物群落结构多样性研究

直接从污染土壤中提取微生物基因组DNA,对基因组DNA进行16S rDNA聚合酶链式反应（PCR）扩增和末端限制性片段多态性（T-RFLP）分析,进而对炼油厂附近PAHs污染区土壤微生物群落结构和多样性进行初步研究。结果表明,PAHs浓度较高的土壤中PAHs主要以高相对分子质量PAHs为主,此外,其土壤微生物群落多样性明显低于PAHs浓度较低的土壤。高浓度PAHs刺激了某些土壤微生物生长。不同污染程度的土壤存在一定数量相同的优势菌群,但相对丰度具有明显差异。其中α-变形菌是五个区域土壤中的主导微生物。研究结果将为炼油厂周边土壤的修复治理提供科学依据。     

福建某钢铁厂区域表层土壤PAHs污染特征与风险分析

采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析福建某钢铁厂区域不同功能区表层土壤中16种优控PAHs含量,并对其组成、来源和环境风险进行了分析.结果表明,各样点土壤中16种优控PAHs的检出率达到100%,其总含量范围为68.7—18100.6μg.kg-1,平均值为5084.5μg.kg-1.7个功能区土壤中PAHs主要以高环(4—6环)为主.异构体比值法分析表明该钢铁厂区域各功能区土壤中PAHs主要来源于石油燃料的燃烧.土样中16种PAHs的TEQBaP为6.01—3110μg.kg-1,平均值为852μg.kg-1,7种致癌PAHs对16种PAHs总TEQBaP的贡献达到99.1%,其中BaP和DBA对总TEQBaP的贡献值较大,分别达到61.6%和14.5%.除郊区外,其它6个功能区土壤样品10种PAHs的总TEQBaP都超过荷兰土壤标准目标参考值,表明该钢铁厂区域多数功能区表层土壤均存在潜在的环境风险.