改良剂与植被联合修复对赤泥团聚体养分和微生物特性的影响

改良剂与植被联合修复是促进赤泥土壤化的关键,但其对赤泥团聚体中养分和微生物特性的影响尚不清晰。通过开展盆栽修复实验探究改良剂 (磷石膏、木醋液、鱼粪、菌渣) 与黑麦草联合修复对赤泥团聚体中养分、酶活性、微生物群落空间分异特征的影响。结果表明,在改良剂与植被联合修复赤泥后,大团聚体 (>0.25 mm) 和微团聚体 (<0.25 mm) 占比分别减少和增加。团聚体中有机质、养分质量分数、酶活性及微生物群落Alpha多样性指数显著增加 (P<0.05) ,且主要分布于<1 mm团聚体。此外,团聚体养分、酶活性、微生物群落间呈显著正相关 (P<0.05) 。本研究结果可为深入了解赤泥土壤化过程中养分迁移转化机理及修复植物的养分自维持机制提供参考。     

氧化石墨烯强化铜绿假单胞菌降解污染土壤多环芳烃的效果及其机制研究

微生物修复技术具有经济绿色、环境友好等特征,已成为多环芳烃(PAHs)污染土壤的主要修复手段之一。然而,针对经历长期老化的污染场地土壤,微生物修复效率偏低,生物强化技术亟待进一步提高。以PAHs高效降解菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,PAE)为对象,研究了新型碳质纳米材料氧化石墨烯(GO)对PAE生长和PAHs降解的影响,探讨了GO强化PAE降解土壤PAHs的效果及其机制。结果显示：(1)50～100 mg/L GO可以显著促进PAE的生长和胞外聚合物(EPS)的分泌。(2)PAE及GO(100 mg/kg)的添加显著促进了老化土壤中PAHs的降解。(3)GO添加前期,土著微生物群落丰度下降,PAE丰度显著增加;处理后期,土壤细菌群落丰度恢复至对照组水平。适宜浓度GO的添加可以影响土壤微生物的多样性和丰度,促进PAHs的降解,然而,修复后期GO的影响力下降,土壤微生物群落呈现出“扰动—恢复”模式。研究结果有助于深入理解GO对环境微生物的效应,为PAHs污染土壤的微生物修复提供新思路。     

生物质炭对污染土壤中的镉生物有效性及阿特拉津消解的影响

通过室内土培实验,研究添加1%在300℃和700℃制备的甘蔗叶生物质炭(BCst-300、BCst-700)和蚕沙生物质炭(BCse-300、BCse-700)对复合污染土壤中镉生物有效性和阿特拉津消解的影响;从土壤pH值、阳离子交换量、有机碳和微生物生物量碳、氮的变化初步探讨添加生物质炭影响土壤镉生物有效性和阿特拉津消解的机理.研究表明,添加生物质炭显著降低了土壤镉的生物有效性,同时加快了阿特拉津的生物降解,培养结束(60 d)时,添加BCst-300、BCst-700、BCse-300和BCse-700土壤中有效镉含量分别比对照降低了23.03%、31.43%、47.84%和38.69%,阿特拉津消解率分别比对照提高了12.45%、7.85%、49.10%和40.76%,其中蚕沙生物质炭对降低土壤镉的有效性以及促进阿特拉津生物降解效果优于甘蔗叶生物质炭,且BCse-300的效果最为显著.相关性分析结果表明,土壤镉的生物有效性与土壤pH值和阳离子交换量呈极显著负相关性,说明提高土壤pH值和阳离子交换量是外源生物质炭降低土壤镉的生物有效性的重要机制;阿特拉津残留量与土壤pH值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮均呈极显著负相关性,表明生物质炭可以通过改变土壤pH值、阳离子交换量、微生物生物量碳、氮从而促进土壤中阿特拉津的降解.     

改良剂与植物联合修复对汞铊矿废弃物重金属淋溶释放行为及微生物群落结构的影响

为探究改良剂赤泥(富铁铝的工业废弃物)与鱼粪(富氮磷的有机质)作为改良剂结合2种典型先锋速生植物(巨菌草和黑麦草)对汞铊矿废弃物中典型重金属(Hg、As、Sb、Tl等)淋溶释放的原位控制效果,通过150 d淋滤实验,考察了单一改良剂、混合改良剂及改良剂联合植物对汞铊矿废弃物和淋滤液理化特征、重金属淋溶释放规律及微生物群落结构的影响。结果表明,添加鱼粪和赤泥结合植物种植能显著抑制汞铊矿废弃物中As、Tl和Sb的释放,同时显著促进废弃物中Hg的溶出(P<0.05)。随着淋溶时间的延长,5个批次淋滤液中As、Tl和Sb的质量浓度分别降至对照组的21.28%~56.56%、33.21%~63.15%、32.23%~56.62%。经处理后汞铊矿废弃物中养分有所提高,相较于对照组,各处理组废弃物pH由3.87升至5.56~6.78,速效钾(AK)含量是对照组的5.60~8.75倍,有机质(OM)由对照组的0.64 g·kg⁻¹增至2.50~3.14 g·kg⁻¹。同时,改良剂与植物联合修复改善了汞铊矿废弃物微生物群落丰富度和多样性,其中以黑麦草组的细菌群落丰富度最高。综合考虑重金属淋溶释放控制和微生物群落结构改善,选择鱼粪和赤泥混合改良并种植巨菌草对汞铊矿废弃物的修复效果最佳,以上研究结果可为汞铊矿废弃物中重金属释放的原位控制与无土快速生态修复提供技术支持。     

赤泥的土壤化改良研究进展综述

赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废弃物，年产量和堆存量大，理化性质极端，严重威胁赤泥堆场周边生态环境和居民健康。赤泥土壤化改良和堆场生态修复被认为是最有希望解决赤泥问题的方法之一。对赤泥的基本理化性质，赤泥土壤化改良机理、改良措施(基质改良、植物修复和微生物修复等)及其存在问题、改良过程中的潜在生态环境风险等进行了研究和总结分析，并对赤泥土壤化改良领域未来的研究工作进行了展望和建议。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥（0%、1%、2%、3%、4%和5%）对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤pH值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥（即1%~3%）促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥（即3%）处理的重金属污染修复方案。     

硫酸黏菌素残留对土壤固氮微生物nifH基因多样性的影响

为了探讨硫酸黏菌素残留对土壤固氮微生物nifH基因多样性的影响,在土壤中添加0、0.5、5.0、50.0mg/kg质量浓度的硫酸黏菌素,分别于7、21、35、49d时采集土壤样品,提取土壤总DNA,采用末端限制性片段长度多样性分析技术对土壤固氮微生物nifH基因进行多样性分析。结果表明,添加硫酸黏菌素处理的nifH基因分类操作单元数均比不添加硫酸黏菌素处理的少。硫酸黏菌素影响土壤固氮微生物nifH基因的多样性,使土壤固氮微生物的丰富度和均匀度降低。主成分分析发现,21d时,硫酸黏菌素对土壤微生物群落结构改变的影响最大,随着时间的延长,硫酸黏菌素对土壤固氮微生物群落结构多样性的影响有所减弱。     

光合细菌改善Cd、Pb及呋喃丹污染土壤的微生物群落DNA序列多样性的研究

应用DNA随机扩增多态性(RAPD)分子标记技术研究了光合细菌(PSB)对Cd、Pb及呋喃丹污染土壤的微生物群落DNA序列多样性的影响.结果表明,Cd、Pb及呋喃丹单一污染或3者复合污染土壤的微生物群落DNA序列的丰富度相对对照土样(S0)都有不同程度的增加,受Cd、Pb或呋哺丹污染,可能会引起土壤微生物群落DNA序列...     

香菇菌渣对土壤微生态的影响

为研究香菇菌渣添加对土壤质量改善的效果和机制,在土壤中添加质量分数为0(对照)、1.5％、3.0％、4.5％的香菇菌渣进行培养处理,并定期检测土壤中各类微生物的数量与某些酶活性.结果表明:添加香菇菌渣对土壤微生物数量和酶活性都有不同程度的提高作用,其中真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性和脱氢酶活性均随添加量的增加而增大,说明香菇菌渣能够增加土壤中微生物群落的规模,从根本上有利于土壤质量的改善,同时还增强了土壤潜在的抑病能力;4.5％处理的平均真菌数量、放线菌数量、几丁质酶活性、脱氢酶活性分别为对照的1 399.00％、2 773.33％、1 309.36％、2 512.29％.     

MgCl2和脱水矿泥对赤泥盐碱性的调控

针对赤泥盐碱性过高造成资源化利用难的问题,采用MgCl2和氧化铝工业固体废物脱水矿泥对赤泥进行盐碱性调控,并依据赤泥的pH、电导率、碱性阴离子(OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-)和可溶性盐分阳离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)质量分数以及黑麦草种子发芽率结果表征盐碱性调控效果.结果表明,当赤泥投加7‰M...     

共代谢基质强化微生物修复四氯乙烯污染地下水

针对微生物修复地下水中四氯乙烯(tetrachloroethylene,PCE)周期长的问题,通过添加共代谢基质强化微生物修复技术以提高修复速率。以某污水处理厂的厌氧活性污泥为菌种来源,采用振荡培养法进行PCE高效降解菌群的驯化和筛选,对微生物降解PCE的温度、初始pH和PCE初始浓度3种影响因素进行了条件优化;使用甲醇、乙醇、葡萄糖、酵母浸膏以及乳酸钠作为共代谢基质,研究了不同共代谢基质条件下微生物群落对PCE的降解规律,并建立了反应动力学模型。结果表明:在种水平上,梭状芽孢杆菌Clostridium sp. FCB45是优势菌种;PCE初始浓度为1 mg·L-1,pH在中性,温度为30℃,共代谢基质为酵母浸膏时,微生物群落的降解效果最好,PCE降解率可高达96.75%,降解速率常数最高可达0.327 d-1;添加共代谢基质强化的微生物降解过程全部符合一级反应动力学模型。添加共代谢基质的微生物实验结果表明,添加共代谢基质可以有效缩短微生物修复周期,对污染地下水的原位生物修复具有一定的参考价值。     

乌梁素海湖滨带盐碱土碱化参数与特征分析

为了研究乌梁素海湖滨带,不同植被的土壤盐碱特征,测定了乌梁素海湖滨带盐碱土的碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、总碱度、pH值和含盐量等指标,分析了该类型的土壤的简化特征及其垂直分布态势.结果表明,乌梁素海湖滨带土壤可溶件例子组成以Na+、SO2-4-和Cl-为主,各土层中Na+占阳离子总量比例平均多在63.6%以上...     

生物质炭添加量对BDE-47在土壤中吸附和解吸行为的影响

研究了添加生物质炭对2,2’,4,4’-四溴联苯醚(BDE-47)在土壤中吸附和解吸行为的影响。结果表明,在受试天然土壤中添加不同量的生物质炭,土壤对BDE-47吸附能力的变化程度也将不同,当生物质炭添加量为2.0%(质量分数,下同)以下时,随着生物质炭添加量的增加,土壤对BDE-47吸附能力的提高程度越明显,BDE-47的解吸滞后性则呈现先上升后下降的趋势。当生物质炭添加量为0.1%、0.5%时,土壤单点分配系数分别为原土壤的0.98~1.39、1.02~1.50倍;当生物质炭添加量为1.0%、2.0%时,土壤单点分配系数分别为原土壤的1.44~1.68、3.25~3.27倍;生物质炭添加量为1.0%时,BDE-47的解吸滞后性最显著。     

污泥施用对根际和非根际石灰性土壤中细菌多样性的影响

为研究污泥施用对石灰性土壤细菌多样性的影响,在连续2年种植夏玉米大田系统中,施用不同量的腐熟污泥,采集根际和非根际土壤进行16S rDNA-V3-V4区高通量测序,分析污泥施用对石灰性土壤细菌丰富度、多样性指数、群落结构、功能基因在代谢途径的影响,同时对细菌群落和环境因素之间的相关性进行分析。结果表明：污泥用量分别在3.5～37.5 t·hm⁻²和3.5～7.5 t·hm⁻²有利于非根际和根际土壤OTU数量增加;但污泥在75 t·hm⁻²过量施用时,根际和非根际土壤细菌的Shannon多样性指数显著降低,Simpson指数显著增加,Ace,Chao丰富度指数显著降低。主成分和门水平物种丰度分析表明：污泥施用量不同会造成根际和非根际细菌群落结构差异,并且当污泥施用量为75 t·hm⁻²时,明显降低了非根际土壤放线菌门的丰度;污泥施用量在3.75～37.5 t·hm⁻²时,非根际土壤中拟杆菌门丰度会明显增加。与对照相比,当污泥用量为75 t·hm⁻²时,根际土壤拟杆菌门有明显的增加,增加丰度达1.45倍,但酸杆菌门和放线菌门丰度降低了49.74%和80.57%。冗余分析(RDA)表明,土壤TN、Cd、Cu、TP是影响土壤细菌群落最主要的因素,其中TN、Cd、Cu和细菌Shannon、Simpson多样性指数呈现显著相关性(P< 0.05)。由此可见,连续过量施入污泥会对根际和非根际石灰性土壤中细菌多样性造成不利影响,而且上述微生物多样性变化可作为污泥合理施用的判断依据。     

赤泥对污染土壤Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响

通过土壤培养实验,研究添加赤泥对污染土壤中Pb、Zn化学形态和生物可给性的影响。结果表明,不同赤泥用量处理均可显著降低土壤中HOAc提取态Pb、Zn含量。当赤泥用量为5%时,培养1、2和3个月后,HOAc提取态Pb含量分别比对照下降62.5%、65.3%和73.5%;HOAc提取态Zn含量分别比对照下降56.7%、65.8%和67.4%。培养3个月后,只有1%赤泥用量处理显著降低了土壤中生物可给性Pb含量,而不同用量赤泥处理均显著降低了土壤中生物可给性Zn含量。研究表明赤泥是一种钝化污染土壤中Pb、Zn的潜力添加剂。     

土壤铜形态和生物有效性对施用生物质炭的响应

采用改进的Tessier方法对土壤Cu形态进行分级,研究了添加生物质炭对土壤重金属Cu形态、生物有效性和小麦生长及生理指标的影响。结果表明,石灰性土壤中Cu主要以碳酸盐结合态、氧化态和残渣态形式存在,三者占土壤Cu的90%以上。添加生物质炭后,土壤中的碳酸盐结合态铜、氧化态铜含量有所减少,但不显著;有机物结合态铜含量增加了131.25%,达到极显著水平,其中主要增加了紧有机结合态。添加生物质炭在培养一定时间后（30 d后）土壤有效态铜含量降低,120天时最大降低幅度达50.66%,添加生物质炭提高了冬小麦的根系重、茎秆干重、籽粒干重和灌浆期旗叶叶绿素含量,降低了根系、茎秆和籽粒的含铜量以及超氧化物歧化酶（SOD）活性,并随着生物质炭施用量的增加有显著性差异。综合看来,生物质炭对土壤铜污染具有钝化作用。     

模拟酸雨对磷酸二氢钾钝化污染土壤Cu、Cd、Pb和P释放的影响

以磷酸二氢钾(PDP)钝化后的重金属污染土壤为研究对象,通过室内土柱淋溶实验,考察在pH为3.5、4.5和5.6的模拟酸雨作用下土壤Cu、Cd、Pb和P的释放特征。结果表明:PDP处理较对照处理显著增加了淋出液中pH、电导率(EC)和总有机碳(TOC)含量,但不同pH模拟酸雨对对照和PDP处理淋出液pH、EC和TOC含量影响较小。对照处理中,正磷酸盐含量维持在较低水平(0.02~0.13 mg·L-1);PDP处理下,正磷酸盐含量在1~3 L和4~12 L分别是《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)五类水标准(总磷含量0.4 mg·L-1)的55.1~819倍和9.46~46.6倍,对地表水表现出较大的富营养化风险。PDP处理较对照处理显著降低了淋溶初期淋出液中的Cu、Cd和Pb含量,但是随模拟酸雨pH降低,对照和PDP处理的土壤淋出液中Cu、Pb含量均未表现出显著差异。因此,PDP处理能够显著钝化污染土壤中的Cu、Cd和Pb,但需关注酸雨淋溶下过量磷释放对地表水富营养化的潜在风险。     

改良剂对土壤Cu形态转化及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加9种不同改良剂(沸石、石灰、磷矿粉、油菜秸秆、堆肥、赤泥、生物调理剂、生物炭和骨炭)对污染土壤Cu化学形态和生物可给性的影响。培养2个月,除堆肥处理外,添加5%的其他8种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,提高效果为石灰生物炭赤泥生物调理剂油菜秸秆=骨炭磷矿粉沸石。培养2个月后,添加所有改良剂均显著地降低了土壤中酸可提取态Cu的含量,生物调理剂、生物炭和骨炭处理效果最为显著,分别比对照下降28%、18.1%和33.7%。添加不同的改良剂对土壤Cu的生物可给性也有影响。培养1个月,石灰、生物炭和骨炭处理分别导致土壤中生物可给性Cu含量比对照降低9.8%、10.5%和18.3%;培养2个月,赤泥、生物炭和堆肥处理分别导致生物可给性Cu含量比对照降低13.2%、17.6%和18.6%。研究表明,生物炭和骨炭可作为Cu污染土壤的理想改良剂。     

石油烃类污染对青藏高原北麓河地区冻区土壤微生物多样性的影响

为了探究石油烃类污染对青藏高原冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,以柴油、机油为典型的石油烃类污染物,原位人工模拟污染,利用MiSeq高通量测序技术分析和比较了4个土样在土壤微生物多样性及群落结构维度的差异性,并识别了具有石油烃类污染物降解功能的菌群。结果表明:4个土样中可变区的遗传物质,在97%的相似度水平下产生有效的OTU 944个,获得土壤微生物群落25门、56纲、115目、213科、315属。石油烃类污染可改变原有土壤微生物多样性及群落结构,4个土样中细菌的多样性为机油污染土样(SLO)上层5 cm处未污染土样(TS)中层20 cm处未污染土样(MS)柴油污染土样(SDO),SLO(机油污染土样)多样性最高,其次为未污染土样(TS、MS),SDO(柴油污染土样)多样性最低;未污染土样(TS、MS)在垂直方向群落结构差异较小,分布基本一致,SDO、SLO与未污染土样群落结构相比差异较大,SDO、SLO样本间差异同样明显;识别出具有石油烃类污染物降解功能的菌属包括Sulfuritalea属、红球菌属(Rhodococcus)、红游动菌属(Rhodoplanes)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、Alkanindiges属、诺卡氏菌属(Nocardioides)、放线菌属(Actinobacteria norank)等7种。研究结果揭示了石油烃类污染对高寒冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,在石油烃类污染物的胁迫作用下产生出具有石油烃类污染物降解功能的优势菌群,为该地区进行原位石油烃类污染修复提供技术支持。