水体砷污染微生物修复的研究进展

介绍了细菌、真菌以及菌藻共生体等相关微生物对水体砷污染的生物修复研究。对水体砷污染的微生物修复技术未来进一步的研究重点进行了简单的讨论。     

水稻土中氮素对微生物固砷的扰动及效应机制

我国是世界上最大的水稻生产国,水稻生产在粮食安全方面起着重要的作用.现阶段,我国稻田土壤的砷污染问题表现突出.稻田长期处于淹水的缺氧环境下,微生物在厌氧条件下介导的砷形态转化速率和程度均强于化学过程.理解和认知微生物对稻田土壤中砷固定的关键过程及作用机制将为开展稻田砷污染的有效治理提供理论依据.在综合分析了砷在稻田土壤中的迁移及其影响因素的基础上,主要综述了涉及淹水稻田土壤中微生物参与As （Ⅲ）固定两条重要途径：Fe （Ⅱ）氧化成矿耦合As （Ⅲ）固定（间接过程）与As （Ⅲ）直接氧化固定（直接过程）.同时,就氮素在土壤的形态及分配对微生物参与砷固定的响应过程也展开系统性论述.其中,总结了参与微生物砷固定与氮素转化的关键基因表达及代谢机制;最后,归纳了砷污染稻田微生物修复技术的相关研究进展,并提出了初步展望.     

青霉菌与生物炭复合修复土壤砷污染的研究

采用随机区组设计,分别对添加不同量的青霉菌和生物炭的砷污染土壤进行培养,通过测定土壤中的As~(3+)、As~(5+)及总砷含量,探究了青霉菌与生物碳复合修复对砷污染土壤中有效砷的钝化率及土壤中砷的价态转化的影响,同时对土壤中的微生物数量进行区系分析,建立了微生物数量与有效砷含量之间的关系.结果显示,随着青霉菌接菌量与生物炭施用量的增加,土壤中总砷含量不会发生变化,有效砷含量从17.74 mg·kg~(-1)下降到12.69 mg·kg~(-1),有效砷的钝化率可达到27.6%左右.而两种价态的砷(As~(5+)、As~(3+))之间没有发生转化,约27%的As~(5+)会被青霉菌与生物炭固定,但As~(3+)在土壤中的含量基本保持不变.在有效砷含量下降的同时,土壤中放线菌的含量基本不变,但土壤中细菌的总量有所上升.结果表明,青霉菌与生物碳复合修复可以降低有效砷的含量,并使砷污染土壤中的微生物环境有所改善,对砷污染土壤显示出较好的修复性能.     

生物炭复合青霉菌修复砷污染土壤对其微生物群落功能多样性的影响

真菌修复砷污染土壤是一种能够有效吸附固化环境中砷的重要措施.生物炭作为目前修复重金属的热点,其多空疏松的结构、较高的离子交换量、丰富的有机碳含量等都说明了其在土壤修复中的地位.为了探究生物炭与青霉菌在修复砷污染土壤的同时对土壤中微生物活性及其多样性的影响,在室内孵育条件下,运用Biolog法研究了3×3随机区组试验（3个生物炭梯度分别为0%、2%、4%,3个青霉菌梯度分别为0%、10%、20%）下土壤微生物对不同类型碳源的利用能力以及多种功能性指数的影响.结果表明:①添加青霉菌与生物炭后,土壤中有效砷含量较对照组显著下降,从而影响其微生物群落功能多样性.②砷污染土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰富度随生物炭浓度梯度的升高呈先升后降的趋势.③高接菌量（20%）与低接菌量（10%）对砷污染土壤中微生物群落功能多样性的影响没有显著性差异.④2%生物炭与10%青霉菌处理土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰度最高.⑤青霉菌对胺类及少部分酸类碳源的利用能力较弱（AWCD < 0.5,AWCD为Biolog微平板孔中溶液吸光值平均颜色变化率）,对氨基酸类中大部分碳源以及脂类碳源的代谢能力较强（AWCD>1.0）,对糖类、酚酸类的代谢能力稍弱（AWCD为0.3~1.0）,青霉菌对D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、L-丝氨酸、L-精氨酸、r-羟基丁酸这5种碳源的利用率最高（AWCD>1.2）.研究显示,低浓度生物炭可增加砷污染土壤中微生物群落多样性,生物炭含量的继续增加会对微生物产生抑制作用;青霉菌添加到砷污染土壤后,会显著提升砷污染土壤中微生物的群落功能多样性,改善砷污染土壤中微生的物群落结构;青霉菌的优势碳源大多为植物根系分泌物,可为后续青霉菌与超积累植物复合修复砷污染土壤提供参考.      

雄黄矿区不同砷污染土壤中微生物群落结构及碳源利用特征

土壤砷污染是我国乃至世界范围内比较严重的环境问题.有关砷污染的生态毒理效应有很多研究,但对砷污染土壤中微生物群落的关注相对较少.本文以我国湖南省石门县雄黄矿地区长期砷污染土壤为例,采用PLFA及BIOLOG微平板技术考察了7个砷(As)污染程度不同的样点以及一个对照样点土壤微生物群落结构及碳源利用特征.结果发现,雄黄矿区存在多种重金属复合污染,除As含量较高以外,镉(Cd)和镍(Ni)的含量也超过了国家土壤环境质量三级标准.雄黄矿区土壤微生物的群落结构受到土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、p H以及镁(Mg)、Cd、铁(Fe)、铜(Cu)含量的显著影响.各样点土壤微生物群落均以细菌为主,占微生物总量的71.54%~80.66%,真菌次之,放线菌最少.雄黄矿区土壤中的有效砷对微生物造成了较严重的胁迫.严重砷污染降低了微生物对于碳源利用的多样性以及均匀度.各样点微生物对于碳源的利用也表现出明显的差异.31种碳源中微生物利用较多的只有7类,分别属于糖类、胺类、羧酸类与多聚物,并且以糖类为主.     

砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性

为研究高原砷污染湖滨湿地底泥微生物群落结构及多样性特征,探寻底泥砷含量及砷形态与微生物之间的联系,采集云南省阳宗海东、西、南、北岸湖滨湿地底泥样品,利用16S rRNA高通量测序技术,研究了砷污染湖滨湿地底泥微生物丰富度特征,探讨了不同砷形态差异对微生物群落的影响.结果显示,底泥砷含量对微生物丰富度影响显著,砷含量高的南岸区域微生物的丰富度较高,OTU为1286~1473.而砷含量较低的西岸区域微生物丰富度也随之较低,OTU为693~1339.阳宗海湖滨湿地底泥微生物群落结构稳定,主要优势类群为Proteobacteria（变形菌门,15.6%~59.6%）、Chloroflexi（绿弯菌门,10.1%~44.9%）及少量的Actinobacteria（放线菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）.底泥中砷形态主要以残渣态砷（F5）和无定型氧化物结合态砷（F3）为主,无定型氧化物结合态砷（F3）对底泥微生物类群影响最为显著.同时,底泥中生物有效态砷（非专性吸附态砷+专性吸附态砷+无定型氧化物结合态砷）占到19.3%~58.6%,存在环境释放风险.研究结果加深了对砷污染高原湖泊底泥中微生物群落的认识,为湖泊砷污染防治提供微生物治理的理论基础和科学依据.     

微生物在重金属污染土壤修复中的作用研究

重金属污染土壤的修复是环境工程领域重要的研究方向,而利用微生物来修复重金属污染土壤具有很大的发展潜力.文中阐述了微生物在重金属污染土壤修复中的重要性并详细讨论了微生物修复的作用机理.介绍了生物表面活性剂及其生产菌株与化学表面活性剂相比所具有的优点及在修复污染土壤中的作用.总结了植物-微生物联合修复的特点并分析了植物与微生物之间的协同作用机理.为微生物应用于重金属污染土壤的修复提供理论基础与数据参考并对未来研究方向做了展望.     

不同耕地类型中砷污染修复方式研究进展

总结了砷的危害、耕地中砷的来源及污染现状,综述了不同耕地类型的砷污染修复技术,探讨了不同耕地类型中砷污染修复方式的选择,展望了砷污染耕地修复技术的未来研究方向。     

抗砷微生物在治理环境砷污染中的研究进展

砷在自然界中的分布非常广泛,引起的砷污染对人类的健康和生存构成了严重的危害。砷在地球化学循环中具有不同的存在形态,砷的毒性与其存在形态紧密相关。砷污染的治理方法较多,有物理吸附、离子交换、化学反应等,但治理效果较差,效率低下。近年来抗砷微生物的提出,为降低或移除砷的毒性提供了更具有应用前景的科学思路。为进一步探讨抗砷微生物在砷污染环境中的应用前景,该文就生态环境中的砷污染现状、抗砷微生物的分类与转化机制、抗砷微生物在环境治理中的应用及研究展望进行了相关综述。     

污染地块土壤砷修复目标值确定方法研究

修复目标值的确定是污染地块环境监管的重要环节,通常基于风险评估方法计算风险控制值来确定。而对于砷污染地块,采用HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》推荐模型和参数推算得到的修复目标值往往低于土壤砷环境背景值,难以满足监管需求。系统梳理了国内外污染地块土壤砷修复目标值确定方法,探讨了基于土壤环境标准值、传统风险评估、层次化风险评估、等效风险评估及土壤砷环境背景值修正方法的实现路径与实践应用。结合我国污染地块监管策略和砷污染地块开发再利用现状,提出了基于土壤环境背景值、层次化风险评估和生物可给性相关参数修正的土壤砷修复目标值确定方法,旨在为我国砷污染地块的修复和再利用提供更加科学合理的方案。     

沈抚灌区土壤生态恢复途径初步研究

沈抚灌区是我国最大的石油类污灌区之一 ,已有长达 40年的污灌历史。灌区土壤中石油类有机污染物积累严重 ,特别是芳烃类污染物所占比例逐年增高 ,已给区域人群健康带来很大的潜在威胁 ,农田土壤的生态恢复迫在眉睫。本文全面分析了沈抚灌区土壤的污染特点 ,进行了土壤生物修复的初步研究 ,阐述了土壤生物修复方法的选用和开发方向 ,并对该区域生态恢复的途径进行了探讨     

A review on completing arsenic biogeochemical cycle：Microbial volatilization of arsines in environment

Arsenic （As） is ubiquitous in the environment in the carcinogenic inorganic forms, posing risks to human health in many parts of the world. Many microorganisms have evolved a series of mechanisms to cope with inorganic arsenic in their growth media such as transforming As compounds into volatile derivatives. Bio-volatilization of As has been suggested to play an important role in global As biogeochemical cycling, and can also be explored as a potential method for arsenic bioremediation. This review aims to provide an overview of the quality and quantity of As volatilization by fungi, bacteria, microalga and protozoans. Arsenic bio-volatilization is influenced by both biotic and abiotic factors that can be manipulated/elucidated for the purpose of As bioremediation. Since As bio- volatilization is a resurgent topic for both biogeochemistry and environmental health, our review serves as a concept paper for future research directions.     

吸附剂烟气脱砷的研究现状

大气砷污染问题日益引起人们的重视,吸附剂能够在去除烟气中砷的同时去除其他有害气体,是控制烟气砷含量、防止砷污染的有效途径.文章分析了砷在废气中的形态及分布,总结了近年来氧化钙、活性炭、飞灰和金属氧化物作为吸附剂用于烟气脱砷的最新研究进展,重点分析了各自的吸附机理及不同因素对脱砷过程的影响.指出吸附过程通常以化学吸附为主...     

水体砷污染控制与治理技术研究

分析了水体砷污染来源及危害,总结了水体砷污染的控制途径以及水体砷污染的治理方法,对水体砷污染进行了展望。     

污染河流生物修复技术研究

河流污染逐渐严重,给人们的生活、生产和健康造成巨大危害。文章对用生物修复技术治理污染河流的影响因素和方法进行了简要的介绍。     

金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展

金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,同时污染农作物,威胁到人类的健康。目前,修复重金属污染土壤的方法很多,包括物理、化学、生物等方法。其中生物修复法近年来得到了特别的重视,并取得了显著进展。文章全面介绍了目前各种生物修复技术:植物修复、微生物修复以及微生物-植物联合修复,包括修复原理、进展、优缺点等。矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量重金属,结合目前生物修复技术及其应用,对金属矿山重金属污染土壤的整体修复提出设想,并进一步指出发展方向:将基因工程引入植物的重金属修复;构建菌根-植物-微生物修复体系,促进土壤重金属污染的生物修复。     

去除水体中砷的研究进展与展望

近年来,水体砷污染已成为一个全球性的环境问题,采取有效方法去除水体中的砷已受广泛关注。文章总结了水中砷主要去除方法:沉淀法、吸附法、生物法和膜分离法的原理、特点和应用现状,分析表明,沉淀法和吸附法已广泛应用于含砷水体的处理,其中开发高效的氧化剂和混凝剂是沉淀法的主要研究方向,寻求新型实用的吸附剂是吸附法的研究热点;生物法除砷是近年来的研究热点,加快微生物除砷的理论和应用研究是该方法的主要研究方向;膜分离法适用于对水质要求很高以及小规模的饮用水处理,研究较好的预氧化处理方法是该工艺的重点。将多种方法联合使用以达到最佳除砷效果,是目前水体除砷的发展趋势。     

土壤水分对稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性影响

采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量（WHC）条件下,系统地分析了稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性变化规律.结果表明：砷污染稻田土壤后有效砷含量随砷污染浓度增加而增大,随培养时间延长逐渐降低,15d后趋于稳定;淹水降低了土壤有效砷含量及碱性磷酸酶活性;采用U=A/（1+B×C）模型较好拟合了不同水分下土壤碱性磷酸酶活性（U）与砷浓度（C）关系,表明碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征不同水分下稻田土壤砷污染程度;计算得到稻田土壤砷轻度污染临界浓度（ED₁₀）为总砷67mg/kg和有效砷11mg/kg.研究表明适当调控土壤水分含量是控制稻田土壤砷毒性的有效方法之一.     

Arsenic removal from contaminated soil via biovolatilization by genetically engineered bacteria under laboratory conditions

In Rhodopseudomonas palustris, an arsM gene, encoding bacterial and archaeal homologues of the mammalian Cyt19 As(III) S-adenosylmethionine methytransferase, was regulated by arsenicals. An expression of arsM was introduced into strains for the methylation of arsenic. When arsM was expressed in Sphingomonas desiccabilis and Bacillus idriensis, it had 10 folds increase of methyled arsenic gas compared to wild type in aqueous system. In soil system, about 2.2%–4.5% of arsenic was removed by biovolatilization during 30 days. This study demonstrated that arsenic could be removed through volatilization from the contaminated soil by bacteria which have arsM gene expressed. These results showed that it is possible to use microorganisms expressing arsM as an inexpensive, efficient strategy for arsenic bioremediation from contaminated water and soil.     

土壤污染生物修复技术研究进展

土壤污染的生物修复技术是环境污染治理技术的一个新领域 ,同传统的土壤化学、物理处理技术相比具有经济、高效、无二次污染、适用范围广等优点 ,近年来受到广泛关注。土壤作为大气、水体、固废等环境污染物迁移、滞留和沉积的场所 ,将成为今后环境治理和生态建设的重要目标。本文就当前土壤生物修复技术的分类和修复方法进行了系统的阐述 ,就该技术的应用前景和研究方向进行了分析和展望