菲和镉复合污染对土壤微生物的生态毒理效应

以土壤酶活性和微生物数量作为生态毒理指标,通过模拟试验,比较分析多环芳烃菲和重金属镉单一与复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,菲和镉复合污染对土壤蔗糖酶、脲酶和脱氢酶均具有协同抑制作用;而对磷酸酶和微生物的数量具有拮抗抑制作用.菲和镉复合污染及菲单一污染对土壤微生物的活性抑制率从大到小依次为：放线菌＞真菌＞细菌;镉单一污染则为：真菌＞细菌＞放线菌.     

洛克沙胂暴露胁迫对土壤微生物群落结构特征的影响

采用磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了洛克沙胂残留对土壤微生物群落结构的影响特征。结果表明,在整个采样周期中,每克土壤总PLFA含量在洛克沙胂胁迫影响下出现明显降低,且存在一定的剂量依赖效应。经主成分分析,第1周,洛克沙胂低浓度组(w=15 mg·kg-1)土壤微生物群落结构和对照组差异不明显,第2、3、5、8周,各组土壤微生物群落结构多样性的类型差异显著,其中高浓度组(w=150 mg·kg-1)与对照组差异最大。结果表明,洛克沙胂可致土壤微生物群落结构多样性改变,暴露浓度越高其作用越强。同时,洛克沙胂对土壤微生物群落结构多样性的影响还表现出时间差异,在暴露胁迫的后期(第5、8周),洛克沙胂的影响逐步减弱,可能与洛克沙胂在土壤中发生化学结构改变和降解有关。     

重金属和多环芳烃复合污染对土壤酶活性的影响及定量表征

以土壤脲酶和脱氢酶为探针物质，室内培养条件下较为系统地研究了重金属（Cd、Zn、Pb）和多环芳烃（菲、荧蒽、苯并a芘）复合污染对土壤酶活性的影响及其定量表征、结果表明，复合投加上述污染物能使土壤酶活性受到不同程度的抑制，其中，脱氢酶最为敏感，其活性是表征重金属和多环芳烃复合污染的一项重要的参考指标．对复合污染模型的建立与分析表明，土壤环境中，重金属和多环芳烃复合污染的类型和强度与污染物的浓度和复合污染时间密切相关．影响土壤脲酶活性的主要因子依次为：Cd〉Zn与苯并a芘的交互作用〉Zn〉Pb〉Zn和菲的交互作用，影响土壤脱氢酶活性的主要因子依次为：Cd和Zn的交互作用〉Cd〉Zn〉苯并a芘〉Cd和菲的交互作用，其中，Zn和苯并a芘相互作用对脲酶活性以及Cd和Zn交互作用对脱氢酶活性的影响均表现为拮抗作用，Zn和菲，Cd和菲之间的交互作用，无论是对脲酶还是脱氢酶均表现为协同作用，图1表3参18     

冶炼企业周边农田土壤的多环芳烃污染及其细菌群落效应

多环芳烃是一类持久性有机污染物,进入土壤后可能产生多方面生态效应。为研究多环芳烃对土壤微生物的影响,选取南京某冶炼企业周边农田样品,在分析污染物含量基础上,采用高通量测序、定量PCR等方法综合评价了土壤细菌多样性和组成以及多环芳烃降解细菌丰度等特征。17个土壤样品中,多环芳烃总量为0.25~31.08 mg·kg-1,并具有随污染源距离增加而降低的空间分布特征。与土壤理化性质如p H相比较,多环芳烃污染对土壤细菌的总体多样性和群落组成影响不显著。进一步分析发现多环芳烃与潜在降解微生物的相对丰度和降解功能基因(芳香环羟基化双加氧酶,PAH-RHDα)拷贝数显著正相关。污染较重样品的克隆、测序分析表明,土壤中PAH-RHDα基因主要属于革兰氏阳性细菌nid A3/fad A1类群,且与分支杆菌相关序列较为接近。这些结果综合评价了冶炼企业周边农田土壤多环芳烃污染对微生物群落的影响,提示土壤污染在多环芳烃潜在降解细菌中的富集作用,将为后续污染土壤生物修复提供重要科学依据。     

污灌区重金属和多环芳烃复合污染及其对农田土壤微生物数量的影响

污水灌溉作为一种污水再利用的方式已得到广泛的应用,但该方式产生的污染不仅危害植物生长,而且可对土壤微生物生长和代谢产生明显不良影响。为了解污水灌溉对农田产生的复合污染及其对微生物数量的影响,以太原市小店污灌区农田土壤为研究对象,采用R语言程序系统研究了土壤中重金属和多环芳烃的污染水平及分布特征,并对不同复合污染程度下农田土壤中微生物数量的分布进行了分析。研究表明,小店污灌区污染因子对土壤质量的影响大于肥力因子,土壤污染程度的评价处于首要地位。用综合污染指数对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,污灌区中部分土壤重金属污染等级为轻度污染或警戒等级;以土壤环境质量(GB15618—2008)国家二级标准值作为评价标准,对多环芳烃污染进行对比分析,结果表明,约有34%的点位超准。不同复合污染程度下,污染土壤中细菌、真菌的数量与对照相比均呈显著下降趋势,且随着重金属和PAHs含量的增加,细菌、真菌数量逐渐减少,而放线菌数量随污染程度的增加在4月和7月与对照相比呈下降趋势,在10月份高于对照;此外,微生物总数随时间延长呈现先上升后下降的变化趋势,7月份达最大值。因此,在一定程度上,微生物数量变化可反映污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染胁迫下的土壤质量变化。     

环草隆与镉复合污染对城市绿地重金属污染土壤有机氮矿化量、基础呼吸和土壤酶活性的影响

环草隆是北方城市应用较为广泛的一种草坪除草剂,重金属镉是土壤中常见的重要污染物,二者在土壤生态系统中存在联合暴露的潜在风险。为了准确评价城市绿地土壤重金属和农药复合污染的生态风险,选择不同重金属污染程度的土壤为研究对象,在室内模拟条件下,探讨了环草隆与镉复合污染对土壤有机氮矿化量、基础呼吸及土壤酶活性的影响。研究发现:环草隆与镉复合污染对各试验指标的影响均达到极显著水平(P0.01);与镉复合污染能明显改变环草隆的微生物毒性效应,并且Cd对环草隆毒性效应的影响与二者浓度配比有很大关系,Cd浓度由1 mg·kg-1升高到10 mg·kg-1,环草隆浓度与样点G土壤有机氮矿化量变化率的线性关系由正相关变为负相关;复合污染下,根据剂量-效应关系计算的EC50值27.6~848mg·kg-1,远远高于环草隆草坪建议施用量(3.33 mg·kg-1);土壤中环草隆与镉复合污染的联合毒性效应受土壤理化性质及重金属含量影响较大,另外,二者复合效应也会随污染物浓度及试验指标的不同而不同。以上研究结果能够为城市土壤重金属和除草剂复合污染生态风险评价提供基础数据和技术方法。     

铜尾矿复垦后土壤微生物活性及其群落功能多样性研究

对安徽铜陵五公里尾矿区三叶草复垦后的土壤微生物活性和群落的功能多样性研究表明,复垦后每克土壤微生物细菌数已达2.3×107个,并存在一定量耐Cu2 、Cd2 、Zn2 、Cr6 、Pb2 、Ni2 的菌株,但种类少,主要为芽孢杆菌属、假单胞菌属和短杆菌属。BIOLOG测试结果显示,铜镉重金属离子的复合污染使土壤微生物群落丰富度降低;外源耐铜镉微生物菌剂的添加使尾矿区土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)变化明显,提高微生物对单一碳源底物的利用能力,增加利用不同碳底物的微生物数量,减轻了重金属污染引起的土壤微生物群落功能多样性的下降,为尾矿区生境加速恢复提供一条有效途径。     

锰化厂土壤重金属污染及微生物群落结构特征

土壤一旦受到重金属污染,土壤微生物的生长代谢将受到影响,导致微生物群落结构发生变化。为探究不同深度土壤重金属与微生物群落结构之间的关系,对锰化厂同一污染点的不同深度(0.3~0.5、1.0~1.5、2.0~2.5、3.0~3.5 m)土壤进行样品采集,发现其重金属污染包括:锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)和铅(Pb),且在土壤3.5 m深度以上均超出了广东省土壤背景值。运用传统内梅罗污染指数法对采样区土壤断面进行污染评价,采用典型相关和典范对应分析法,对不同土层重金属含量和微生物群落丰度的相关性进行了分析。结果表明:该污染区土壤3.0 m深度以上伴有多种重金属复合污染,且1.5 m深度以上土壤属于重度污染;通过高通量测序对土壤微生物的分析,发现微生物群落组成大体一致,但不同重金属污染程度的土层所对应形成的微生物群落丰度不同,初步确定该污染区的优势菌为Sphingomonas;该区对土壤微生物影响较大的多种重金属复合污染因子主要包括Ni、Zn、Cd、Mn和Hg,且在土壤2.0~2.5m深度范围内富集了多种重金属抗性菌。该研究从多角度分析了不同土层重金属污染与微生物群落的关系,为同类污染矿区土壤环境质量评价提供科学依据,为重金属抗性菌的实验室分离提供一定的场地选择依据,可在一定程度上指导矿区重金属污染土壤的改良及修复。     

重金属与多环芳烃复合污染土壤的分布特征及修复技术研究进展

土壤中污染物通常以复合污染的形式存在,各种污染物之间的相互作用增加了修复的难度,仅针对单一污染物进行治理通常难以达到土壤修复的要求。该文对重金属与多环芳烃复合污染的分布特征及两者之间的交互作用进行了总结,综述了几种复合污染土壤修复技术(淋洗法、植物修复、微生物修复和电动法)的作用机理及适用条件,并对该类型复合污染土壤修复技术的研究方向提出了展望。     

重金属污染对土壤微生物生态特征的影响研究进展

土壤中微生物对重金属胁迫的敏感程度大于动物和植物,因此,可以利用土壤微生物生态特征的变化来预测土壤环境质量的变化,将其作为评估土壤污染状况的重要指标。论文归纳了重金属污染对土壤微生物的影响及作用机制的研究现状,主要从微生物生物量、微生物群落结构/功能和多样性、微生物耐性基因/蛋白质和代谢能力、土壤呼吸强度和酶活性等几个方面进行了评述。研究表明,重金属污染对土壤微生物生态特征的影响结果存在差异,有促进作用、抑制作用或无明显影响。这是由于土壤微生物体系比较复杂、重金属种类和浓度以及土壤理化性质的差异引起的。近年来,分子生物学的快速发展,使重金属污染胁迫与土壤微生物生态特征变化的关系的研究不断取得新的进展,尤其是在对微生物群落的功能基因、蛋白质及相关代谢途径的影响方面。然而,由于重金属污染与土壤微生物之间关系十分复杂,对其影响因素进行综合并定量化分析是明确重金属对土壤微生物生态特性的影响及相关机理的关键。另外,还需加强分子生物学新技术的应用,明确微生物种群对重金属胁迫的响应机制。重点开展重金属剂量及暴露时间对土壤微生物生态特征的影响研究,并在此基础上确定重金属对土壤微生物的毒害浓度临界值,针对不同的土壤类型和重金属种类建立相应的微生物评价指标体系,以期为评估土壤的重金属污染状况和治理修复提供理论依据。     

长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系

采用样品采集、室内分析和多种数据统计方法相结合的方法,研究了长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系.结果表明:长春市土壤重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)不同化学形态对土壤微生物群落结构影响明显不同,碳酸盐结合态的Pb和Ni对放线菌的生长繁殖具有刺激作用,碳酸盐结合态Zn对细菌的生长繁殖具有刺激作用,铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn与有机结合态Cu对细菌、放线菌的生长繁殖具有刺激作用.土壤理化性质对重金属化学形态与微生物群落结构之间的关系影响很大,其掩盖了土壤重金属化学形态对土壤微生物群落结构特征的影响,有机质含量、电导率、阳离子交换量掩盖了重金属化学形态对细菌、放线菌和微生物总数的影响.自然含水率掩盖了重金属化学形态对多样性指数的影响.采用重金属的化学形态评价重金属对土壤微生物参数的影响更合理,而且在确定评价长春市土壤重金属污染状况指标时,应该剔除土壤理化性质的影响.选择有机结合态Cu、铁锰氧化物结合态Zn与微生物群落多样性指数相结合来评价长春城市土壤重金属Cu和Zn的污染状况.     

功夫菊酯与镉复合污染对土壤微生物和镉生物可利用性的影响

为探讨菊酯类农药和镉复合污染对土壤微生物功能和镉生物有效性的影响,分析了功夫菊酯和镉单一及复合作用下土壤微生物碳、呼吸率和酶活性的变化;同时采用同位素标记和薄膜扩散梯度(diffusive gradients in thin-films,DGT)技术分析了土壤微生物群落抗性和镉的生物有效性。结果表明,镉在复合污染中起主导作用,但功夫菊酯与低浓度镉的复合作用可协同促进微生物活性;功夫菊酯能促进微生物群落对镉的抗性,提高镉的生物可利用性,并可能提高镉在植物中的累积。     

重金属胁迫下不同区域土壤的生态功能稳定性与其微生物群落结构的相关性

本文选取了理化性质差异较大的3个区域的土壤作为研究对象,采用底物诱导呼吸实验进行土壤微生物活性测定,并通过磷脂脂肪酸(PLFA)方法进行微生物群落结构检测分析.结果表明,AM真菌可作为土壤微生物活性的指示性菌种;主成分分析表明,重金属对不同区域土壤的微生物群落结构、分布和疏密度的影响有一定差异性,即对于受污染胁迫后稳定性较好的土壤,其微生物群落结构基本会保持整体上的相似和不变性,而对稳定性较差的土壤,受重金属污染前后其微生物多样性、均匀度和丰度均会表现出明显的差异性;聚类分析则显示,土壤微生物群落的聚类会随时间增加趋于统一,但重金属胁迫会阻碍这一趋势.本研究探讨了重金属污染与土壤微生物的内在关系,有助于提早构建土壤重金属污染微生物预警体系.     

氮肥和多环芳烃对农田土壤细菌群落的影响

氮肥是农业生产的重要保障,多环芳烃是广泛存在的环境污染物,它们可能共存于农田土壤中,对微生物群落产生影响。为探究施氮肥和多环芳烃污染叠加情况下的土壤微生物生态效应,采集农田土壤,设置添加尿素和苯并[a]蒽的组合处理,建立微宇宙进行培养。在测定硝态氮积累、土壤pH以及污染物矿化的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究尿素和苯并[a]蒽对土壤细菌群落特征的影响。结果显示,尿素导致土壤中硝态氮的积累,显著增加了细菌氨单加氧酶基因(amo A)拷贝数,但对古菌amoA基因丰度的影响不明显;施用尿素导致土壤p H值降低,显著影响14个主要土壤细菌门中的10个,使得土壤细菌群落多样性显著下降,整体结构发生极大变化;相对于尿素而言,苯并[a]蒽84 d的矿化率为10%左右,长期作用下具有改变土壤微生物群落组成和结构的潜力;尿素对苯并[a]蒽的矿化未产生显著影响,但苯并[a]蒽对土壤中氨氧化古菌有抑制作用,抑制比例最高达63%。这些结果表明,尿素导致土壤中硝化微生物的富集,并通过降低p H而对微生物群落产生深远的影响,而苯并[a]蒽对土壤重要功能群和细菌总体群落有潜在的风险。该研究有助于阐明农田土壤中铵态氮肥和多环芳烃的复合生态效应,为揭示有机污染物和氮转化间的交互作用机制提供了科学依据。     

重金属污染降低水稻土微生物商并改变PLFA群落结构——苏南某地污染稻田的案例研究

重金属污染可能影响土壤中微生物生物量与活性及群落结构.但这种影响随土地利用和土壤类型、污染物类型而异.采集了江苏南部某市金属冶炼产业区周边重金属污染的稻田和未明显污染稻田的表土样品,分析了重金属复合污染下土壤微生物生物量以及PLFA群落结构的变化.结果表明,重金属污染下稻田土壤的微生物生物量碳、氮及微生物商比未明显污染的土壤显著降低(约20%);PLFA分析显示,重金属污染下土壤微生物群落结构发生了明显的变化,细菌和真菌PLFA的变化幅度达到30%以上,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的脂肪酸比值升高,而真菌/细菌的比例降低了约70%.这种改变可能进一步影响到土壤中C、N等养分的生物地球化学循环,这有待深入的研究.     

土壤铬（VI）污染及微生物修复研究进展（Progress on Microbial Remediation of Chromium-Contaminated Soil）

在总结国内外相关研究基础上,介绍了土壤环境中铬(Cr)的污染来源、现状及其对生物的危害,阐述了Cr在土壤中的存在形态和转化机理,并重点综述了土壤重金属Cr(VI)污染的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到Cr污染土壤修复的目的.此外,针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复Cr污染土壤效果的措施,并对土壤Cr污染微生物修复的发展趋势进行了展望.     

甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关.以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性.样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(...     

恩诺沙星对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响（Effects of Enrofloxacin on the Functional Diversity of Soil Microbial Communities）

为了评价恩诺沙星(Enrofloxacin)对土壤微生物群落的影响,借助BIOLOG检测法比较了不同浓度恩诺沙星影响下的土壤微生物的群落特征.结果表明,加药组土壤微生物的丰富度指数和多样性指数显著低于空白对照组,且药物浓度越高丰富度和多样性越小.用药后第3d、14d,恩诺沙星含量0.1～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低(p<0.05);第35d,恩诺沙星含量10～100μg·g-1使土壤微生物群落代谢功能多样性显著降低,随着药物作用的时间延长,药物含量0.01～1μg·g-1组土壤微生物群落代谢功能多样性与空白对照组之间的差异变小.     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

铜矿重金属污染对土壤微生物群落多样性和酶活力的影响

重金属污染导致土壤环境质量的恶化,而土壤微生物的群落多样性和土壤酶活力是评估污染程度的重要指标。该研究选择了安徽铜陵铜矿附近受重金属复合污染的4个土壤样本,评估和比较了样本中5种重金属(砷、镉、锌、铅和铜)的污染程度;研究和分析了土壤细菌和真菌群落的多样性以及土壤酶活力。结果表明,(1)从样本S1到S4,综合污染指数分别为0.71、3.85、4.37和8.47;S1样本尚未受到重金属污染,而S2、S3和S4样本受到不同程度重金属砷、镉、锌和铜的污染;以镉污染为主,不存在铅污染。(2)从样本S1到S4,随着综合污染程度的增加,土壤中脲酶、磷酸酶和脱氢酶的酶活力均呈现降低的趋势,且磷酸酶和脱氢酶的酶活力与镉、锌和铅的浓度呈显著负相关,而脲酶酶活力与重金属浓度没有明显的相关性。(3)随着综合污染指数的上升,细菌和真菌群落的多样性均下降,且真菌群落物种丰富度的变化明显于细菌。该研究对矿区土壤重金属生物治理及环境修复具有重要意义。