焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

微生物对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附多环芳烃（PAHs）菲、苯并［a］芘过程的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌对菲与苯并［a］芘都可进行吸附或生物降解,48h液相PAHs浓度达到平衡时,微生物对菲消除了98％,对苯并［a］芘消除85％;接种的样品48h吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程;在接种微生物情况下,沉积物与土壤对菲和苯并［a］芘吸附特征均发生较大变化,对菲的吸附量增大约35倍,而对苯并［a］芘的吸附量却降低了2/3左右;未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％,接种的样品组为2.9％,而对苯并［a］芘的解吸结果与菲相反,未接种的对照组为4％,接种的样品组为13％.微生物在土壤与沉积物吸附PAHs的过程中起主导作用.     

土壤微生物群落对多环芳烃污染土壤生物修复过程的响应

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)方法,研究了土壤微生物群落多样性对生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的响应.结果表明,细菌群落的Shannon-Weaver指数修复前为3.17,修复后为3.24～3.45,多样性整体呈上升趋势,其中以植物-菌根真菌-降解菌处理最高,但各处理间无显著差异(P>0.05).聚类分析结果显示,植物、植物-鼠李糖脂、植物-菌根真菌和植物-菌根真菌-鼠李糖脂这4个处理的群落相似度在90%以上,植物-降解菌处理与这4个处理群落结构最近,此外,植物-降解菌-鼠李糖脂、植物-降解菌-菌根真菌-鼠李糖脂群落相似度在80%以上.通过测序比对,DGGE图谱上优势及特征性条带分别为Bacillus、Pseudomonas、Acidobacteria、Sphingmonas、Rhodopseudomonas、Firmicutes和Methylocytaceae等,可能是与PAHs降解密切相关的种属.生物表面活性剂强化的植物-微生物联合修复污染土壤过程中,在提高PAHs生物有效性基础上,改变了土壤微生物群落结构和丰度,从而可以有效提高PAHs的降解率.     

土壤中多环芳烃微生物降解能力模拟

为了揭示微生物菌种(组合)对土壤中PAHs(多环芳烃)降解率的影响以及不同类型PAHs抗微生物降解能力的差异,分析了北京市6个不同环境功能区土壤中微生物种类及其分布特征,从中筛选出部分微生物菌种对典型PAHs和原油进行降解模拟试验,对比分析微生物对不同PAHs降解能力的差异.结果表明:① 不同菌种组合对PAHs的降解能力存在明显差异,与假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌混合菌相比,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌混合菌对PAHs的降解率高0.6%~4.5%;② 在相同降解条件下,不同PAHs的降解率存在明显差异,在单体培养基中,LMW PAHs(低环数PAHs)的降解率在25.3%以上,而HMW PAHs(高环数PAHs)的降解率都小于20.1%;③ 在单体培养基与混合培养基中PAHs的降解能力也存在一定差别,单体培养基中PAHs的降解率较混合培养基中高4.2%~26.6%;④ 无论在单体培养基中,还是混合培养基中这些化合物的降解率均存在随着降解时间的增加而增大的现象;⑤ 在原油培养基中不同PAHs的降解率更为复杂,并且出现了中低分子量PAHs降解率随降解时间增加反而降低的假象,这可能是由于随着时间增加,微生物对PAHs的降解能力加强,原油中含烷基的PAHs基团降解或HMW PAHs被微生物降解产生LMW PAHs中间产物造成.研究显示,假单胞菌属、无色杆菌、短稳杆菌和微杆菌对HMW PAHs和LMW PAHs均有明显的降解效果,但不同PAHs的降解率存在明显的差异,即使是同一单体化合物,在单体培养基、混合培养基和原油培养基三种不同的降解条件下,其降解率也具有不同程度的差别.      

青藏高原东部土壤中多环芳烃的污染特征及来源解析

分析了青藏高原东部5个地区10个采样点表层土壤的PAHs含量特征和污染水平.结果表明,该地区土壤的多环芳烃总量为0.83～14.41 ng/g,其中菲的含量最高,同我国其他地区相比,其污染水平较低.曲水县6个采样点PAHs含量分布表明,除国道边1个采样点由于处于主导风向下风向而受到机动车尾气影响外,其他5个点均具有相似的面源污染即地质成因来源.结合分析拉萨、曲水、巴青、昌都和格尔木5个地区PAHs含量分布特征,发现高原东部昆仑山脉以西的大部分地区（拉萨、曲水、巴青和昌都）土壤中的PAHs有相同的地质成因来源.由于土壤性质、昆仑山脉天然的地理障碍等原因,格尔木戈壁土壤的PAHs来源则主要受到燃烧源的影响.     

植物修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类有机污染物,具有致癌、致畸、致突变作用。该文在查阅国内外大量文献的基础上,对多学科交叉的植物修复PAHs污染的最新研究进展进行了综述,主要侧重于植物修复机理、植物对PAHs污染的修复效果以及促进植物对PAHs降解的一些强化措施等方面,并对今后的研究方向提出了建议。     

浑蒲灌区土壤中多环芳烃的分布及生态响应

因污水灌溉、大气沉降和油井的直接输入可能导致浑蒲灌区土壤中的w(PAHs)升高. 沿灌渠走向选取了8个采样点和1个对照点,分析了不同深度的土壤中w(PAHs)和表层土壤中微生物PLFAs(磷脂脂肪酸)的组成. Spearman分析表明,除了芴和蒽,其他PAHs、2~6环PAHs和总PAHs的质量分数均与土壤深度呈显著负相关. 油井附近的旱田土壤中w(PAHs)较高〔Ⅰ-2U采样点为(645.77±204.21)μg/kg,Ⅰ-6U采样点为(660.39±208.83)μg/kg〕;浑蒲灌区土壤中的PAHs以低环数的菲〔(61.92±13.72) μg/kg〕、蒽〔(39.11±10.68) μg/kg〕和芴〔(31.12±8.14) μg/kg〕为主;由于淋洗作用,水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田. 相比对照点,浑蒲灌区土壤中微生物量降低,但微生物多样性增加. 通过对PLFAs的主成分和聚类分析,受油井影响的水田(Ⅰ-1P、Ⅰ-5P采样点)与旱田(Ⅰ-2U和Ⅰ-6U采样点)聚在一起,与对照点距离较远,说明油井附近水田和旱田的微生物结构与对照点存在显著差异,二者同时受到了油田的影响,相应的生态功能也会受到同样的影响. 尽管水田土壤中w(PAHs)明显低于旱田,但其土壤微生物结构也明显受到了石油污染的影响,而且水田地下水健康风险增加,因此建议关注水田风险,并为水田和旱田制订不同的PAHs土壤基准值.      

案例企业土壤多环芳烃污染环境健康风险评估

近年来,随着江苏省经济发展和城市化进程加快,环境管理加强,产业转型加快,很多重污染企业关闭和搬迁,出现较多污染场地。研究选取案例煤制气厂,在企业关闭后,需要进行土壤修复工作,修复后各单项污染物达标,但仍然有所存留,考虑到由于扩散和挥发作用仍有可能在转型之后对环境和人体健康造成影响,遂以美国环保署(USEPA)列出的16种PAHs污染物作为目标并参照原国家环保部提出的《场地风险评价技术导则》计算每种PAHs的健康风险及每种暴露途径对人体造成的健康风险,从而得到了对人类健康危害较大的污染因子与暴露途径,并提出改进意见。     

生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿修复多环芳烃污染土壤

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿(Medicago sativa L.)修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果.结果表明,添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解.培养90d后,RH、DB处理的PAHs的降解率分别为30.0%和49.6%,均高于对照处理(CK)(21.7%).RH+DB处理PAHs的降解率最高达53.9%,说明鼠李糖脂和PAHs专性降解菌协同作用显著.另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率.同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高.所以添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能够有效促进土壤多环芳烃降解.     

Effect of heavy metals on soil microbial activity and diversity in a reclaimed mining wasteland of red soil area

The microbial biomass, basal respiration and substrate utilization pattern in copper mining wasteland of red soil area, southern China, were investigated. The results indicated that soil microflora were obviously different compared with that of the non-mine soil. Microbial biomass and basal respiration were negatively affected by the elevated heavy metal levels. Two important microbial ecophysiological parameters, namely, the ratio of microbial biomass C（ Cmic ）/organic C（ Corg ） and metabolic quotient（qCO2 ） were closely correlated to heavy metal stress. There was a significant decrease in the Cmic/Corg ratio and an increase in the metabolic quotient with increasing metal concentration. Multivariate analysis of Biolog data for sole carbon source utilization pattern demonstrated that heavy metal pollution had a significant impact on microbial community structure and functional diversity. All the results showed that soil microbiological parameters had great potential to become the early sensitive, effective and liable indicators of the stresses or perturbations in soils of mining ecosystems.     

焦化厂PAHs污染土壤中微生物群落多样性特征

土壤中微生物在多环芳烃(PAHs)的降解过程中起着重要作用。以华北某焦化厂土壤为研究对象,在5个采样点(每个点分6层)采集30个土壤样品,分析土壤环境因子(理化性质和PAHs浓度)、微生物丰度及群落结构,探讨土壤中微生物组成与环境因子间的关系。结果表明:土壤中细菌丰度为5.33~8.89,与土壤深度呈显著负相关(P<0.01),与土壤PAHs、有机碳、全氮浓度呈正相关(P<0.05);土壤中优势细菌类群(门)为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度占比最高达90%,其次是绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和酸杆菌门(Acidobacteria),其占门水平分类细菌数量的64%~97%;细菌类群与环境因子冗余分析表明,焦化厂土壤中细菌群落结构特征是PAHs污染和环境因子共同作用的结果,其中土壤pH与速效钾、PAHs、全氮浓度对土壤细菌群落组成影响明显,PAHs潜在降解菌Proteobacteria丰度与PAHs、全氮、有效磷、速效钾、有机碳浓度呈正相关。     

Effects of heavy metal pollution on soil microbial biomass

１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１．１ＢａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓＳｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｌｉｖｉｎｇｐａｒｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ，ｅｘｃｌｕｄｉｎｇｐｌａｎｔｒｏｏｔ...     

黄土区侵蚀坡面土壤微生物群落功能多样性研究

为研究不同有机碳水平下坡面土壤侵蚀对微生物群落功能多样性的影响,以黄土区典型侵蚀坡面为对象,通过Biolog-Eco方法测定了高、低2个有机碳水平坡面沉积区、侵蚀区和对照区3个不同部位的土壤微生物活性、碳源利用能力和微生物群落功能多样性.结果表明：1）高碳水平下3个部位的微生物活性和碳源利用能力均显著高于低碳水平;2）在不同侵蚀部位上,沉积区微生物活性高于侵蚀区,在低碳水平下,沉积区微生物碳源利用能力显著大于侵蚀区（P<0.05）,但在高碳水平下沉积区与侵蚀区无显著差异;3）在6类碳源中,微生物对氨基酸类、酯类的利用率最高,对醇类、胺类的利用率较低,从31种碳源中提取的主成分1和主成分2分别可解释变量方差的53.8%和11.9%,对主成分1起分异作用的主要是氨基酸类和酯类碳源;对主成分2起分异作用的主要为糖类和酸类碳源.4）高碳水平下3个部位微生物群落的Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数均显著大于低碳水平（P<0.05）,但不同部位间的土壤微生物群落多样性指数并无明显差异.侵蚀对微生物群落功能多样性的影响主要表现在有机碳水平决定的微生物活性差别上,不同部位微生物的碳源利用能力在有机碳水平较低时差异显著,有机碳水平较高时则没有明显差别.     

生物炭对污泥施用土壤中三氯生生物有效性和微生物群落结构的影响

污泥农用是三氯生(TCS)进入土壤的一个主要途径,TCS进入土壤后会通过食物链危及人体健康.基于此,本实验将含有TCS的污泥施入土壤后,分别添加不同比例(1%、2%和5%)在300℃和600℃下制备的生物炭(BC300和BC600),进行了为期90 d种植黄瓜的盆栽实验,研究了生物炭对土壤中TCS生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明,生物炭的添加显著降低了黄瓜根系对TCS的富集(p0.05),且生物炭添加量越多,根系富集的TCS量越少.添加1%和2%BC600处理的黄瓜根系富集的TCS量都显著低于添加相应比例BC300处理的黄瓜根系富集量.只添加生物炭并不能显著降低土壤中TCS的含量,添加生物炭并种植黄瓜能够显著降低土壤中TCS含量(去除率为31.57%～50.31%),且生物炭添加量越多,土壤中TCS去除率越高,但相同添加量下BC300和BC600对土壤中TCS的去除无显著性差异(p0.05).添加不同比例的生物炭对土壤中微生物群落结构有明显的影响,特别是添加不同比例的BC600,但种植黄瓜能够降低生物炭对土壤微生物群落结构改变的影响.     

Changes in enzymes activity, substrate utilization pattern and diversity of soil microbial communities under cadmium pollution

Heavy metal pollution has received increasing attention in recent years mainly because of the public awareness of environmental issues. In this study we have evaluated the effect of cadmium （Cd） on enzymes activity, substrate utilization pattern and diversity of microbial communities in soil spiked with 0, 20, 40, 60, 80, and 100 mg/kg Cd, during 60 d of incubation at 25℃. Enzyme activities determined at 0, 15, 30, 45, and 60 d after heavy metal application（DAA） showed marked declines for various Cd treatments, and up to 60 DAA, 100 mg/kg Cd resulted in 50.1%, 47.4%, and 39.8% decreases in soil urease, acid phosphatase and dehydrogenase activities, respectively to control. At 60 DAA, substrate utilization pattern of soil microbial communities determined by inoculating Biolog ECO plates indicated that Cd addition had markedly inhibited the functional activity of soil microbial communities and multivariate analysis of sole carbon source utilization showed significantly different utilization patterns for 80 and 100 mg/kg Cd treatments. The structural diversity of soil microbial communities assessed by PCR-DGGE method at 60 DAA, illustrated that DGGE patterns in soil simplified with increasing Cd concentration, and clustering of DGGE profiles for various Cd treatments revealed that they had more than 50% difference with that of control.     

稻草还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨稻草还田的微生物学过程与效应,借助平板涂抹法和BIOLOG检测法,比较研究了免耕条件下3种不同稻草还田量(33%、67%和100%,以稻草不还田土壤为对照)对晚稻田土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:①土壤细菌数量差异显著,以67%稻草还田处理为最高,稻草不还田处理最低,稻草还田提高了土壤细菌数量;②碳源平均颜色变化率(AWCD法)在培养早期各处理间的差异不大,但随着培养时间的延长,67%和100%稻草还田处理土壤微生物的AWCD值显著大于对照和33%稻草还田处理组;③土壤微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)在3种稻草还田量处理土壤中也表现出明显差异,67%和100%稻草还田处理的土壤中微生物功能多样性显著大于33%稻草还田处理和对照;④67%和100%稻草还田处理显著改善了土壤微生物的功能多样性.以67%稻草还田处理改善土壤微生物群落结构和功能的效果最为显著.     

Degradation of chlorpyrifos in laboratory soil and its impact on soil microbial functional diversity

Degradation of chlorpyrifos at different concentrations in soil and its impact on soil microbial functional diversity were investigated under laboratory conditions. The degradation half-lives of chlorpyrifos at levels of 4, 8, and 12 mg/kg in soil were calculated to be 14.3, 16.7, and 18.0 d, respectively. The Biolog study showed that average well color development (AWCD) in soils was significantly (P < 0.05) inhibited by chlorpyrifos within the first two weeks and thereafter recovered to the similar level as the control. A similar variation in the diversity indices (Simpson index 1/D and McIntosh index U) in chlorpyrifos-treated soils was observed, no significant difference in the Shannon-Wiener index H' was found in these soils. With increasing chlorpyrifos concentration, the half-lives of chlorpyrifos were significantly (P ≤ 0.05) extended and its inhibitory effects on soil microorganisms were aggravated. It is concluded that chlorpyrifos residues in soil had a temporary or short-term inhibitory effect on soil microbial functional diversity.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

Alteration of microbial properties and community structure in soils exposed to napropamide

The effect of pesticide napropamide (N,N-diethyl-2-(1-naphthalenyloxy) propanamide) on soil microorganisms for long-term (56 d) was assessed by monitoring changes in soil microbial biological responses. Soils were treated with napropamide at 0, 2, 10, 20, 40, and 80 mg/kg soil and sampled at intervals of 1, 3, 7, 14, 28, 42, and 56 d. The average microbial biomass C declined in napropamide-treated soils as compared to control. The same trend was observed on microbial biomass N after napropamide application.We also determined the basal soil respiration (BSR) and observed a high level in soils treated with napropamide during the first 7 d of experiment. But with the passage of incubation time, BSR with napropamide decreased relatively to control. Application of napropamide at 2–80 mg/kg soil had inhibitory e ects on the activity of urease and invertase. Activity of catalase was enhanced during the initial 7 d of napropamide application, but soon recovered to the basal level. The depressed enzyme activities might be due to the toxicity of napropamide to the soil microbial populations. To further understand the e ect of napropamide on microbial communities, a PCRDGGE- based experiment and cluster analysis of 16S rDNA community profiles were performed. Our analysis revealed an apparent di erence in bacterial-community composition between the napropamide treatments and control. Addition of napropamide apparently increased the number of bands during the 7–14 d of incubation. These results imply that napropamide-induced toxicity was responsible for the disturbance of the microbial populations in soil.