多金属污染土壤中微生物群落功能对麻疯树-化学联合修复的响应

应用BIOLOG实验技术,结合土壤和植物的相关指标,对广东省大宝山矿山周边多金属污染土壤修复过程中微生物群落代谢方式的变化进行分析,结果表明,施用改良剂可以显著提高土壤微生物群落的活性:粉煤灰＞石灰＞白云石＞对照,其中粉煤灰对提高多金属污染土壤微生物的代谢多样性有显著效果;种植麻疯树后土壤微生物活性也发生变化,结果为:...     

矿山强酸性多金属污染土壤修复及麻疯树植物复垦条件研究

采用温室盆栽实验,研究了在不同剂量(质量分数分别为0、0.10%、0.25%、0.5%和1.0%)石灰石改良条件下,大宝山矿强酸性多金属不同污染程度土壤中麻疯树的生长状况和吸收金属特征,并探讨了麻疯树在酸性土壤中生长的抑制因素和石灰石改良适宜剂量.研究表明,在低污染酸性土壤中,Cu和Pb的高活性可能是抑制麻疯树生长的主要因素;而在高污染酸性土壤中,Cd、Cu、Zn等金属的高活性及由强酸引起的Al毒也可能是抑制麻疯树生长的主要因素;石灰石通过提高土壤pH值和降低多金属的生物有效态含量,促进了麻疯树在低污和高污土壤中的生长,其最佳剂量分别为0.25%和0.5%;石灰石可以不同程度地降低麻疯树地上部和地下舔的Cd、Cu、Pb、Zn和Al含量,同时随石灰石用量的增加,其金属含量基本呈降低趋势;麻疯树地下部金属含量高于地上部,且石灰石对麻疯树地下部金属(除Cd外)含量降低幅度较地上部大.因此,种植麻疯树与石灰石改良是联合修复大宝山矿酸性多金属污染土壤的有效措施之一.     

微波活化制备麻疯树果壳活性炭研究

实验采用微波法制备麻疯树果壳活性炭,以磷酸为活化剂,在800W固定微波功率下,辐照时间和活化剂的浓度是主要影响因素。最佳条件为辐照时间8min,磷酸浓度40%。最佳条件下制得的果壳炭碘值达704.4mg/g。测得该果壳炭比表面积为651.6m2/g,总孔容达0.49mL/g,孔结构以1～10nm孔径为主,达到商业活性炭的标准。表面官能团以含O官能团和含C官能团为主,其中C-C类和C-O类官能团含量较高。     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及其吸附水中PAHs性能研究

麻疯树籽壳经磷酸处理,在300~700℃下炭化处理50min,制备了麻疯树籽壳生物质炭.以萘、蒽、菲、芘4种多环芳烃(PAHs)为目标物,考察了吸附剂投加量、反应时间、反应温度等因素对麻疯树籽壳生物质炭吸附性能的影响,探讨了麻疯树籽壳生物质炭对4种PAHs的吸附效果及机理.结果表明,随炭化温度升高,生物质炭的比表面积逐渐增大;在25℃、生物质炭投加量为0.15g、吸附时间为60min的条件下,萘、蒽、芘和菲的去除率分别为97.4%、94.6%、93.1%和92.1%.麻疯树籽壳生物质炭对4种PAHs的吸附机理服从准二级动力学方程,吸附等温线服从Langmuir方程,萘、蒽、芘和菲的饱和吸附量分别为8.849、8.547、8.097和7.633mg/g.     

油菜素内酯缓解植物重金属胁迫机制的研究

重金属(HMs)污染是整个世界范围内都面临的环境问题。环境中过量的HMs不仅抑制植物生长,还会通过在植物中的累积经食物链传递给人类,威胁人类生命健康。因此,降低HMs污染并缓解HMs对植物的毒害影响是一项非常重要的课题。油菜素内酯(BRs)是一类植物甾体激素,它在提高植物对不良环境胁迫的抗性和耐受性方面起着积极作用。外源BRs对植物重金属胁迫的缓解作用已得以广泛研究,有关BRs缓解植物重金属胁迫内在机制方面的研究也取得了一定成果。文章就外源BRs对植物HMs胁迫的缓解作用及其机制的研究进展进行综述,并对该领域的研究进行了展望。     

钙对盐胁迫下芨芨草萌发与生长的缓解效应

通过用外加不同浓度CaCl2-NaCl的混合溶液对芨芨草进行培养,对萌发和生长的多项指标进行了测定,结果表明NaCl胁迫时抑制了芨芨草的萌发和生长,在相同NaCl浓度下,萌发率、根长和茎长随外加钙浓度的增加而增长,在盐胁迫下,芨芨草体内Ca2 离子减少,Na 离子增加,在同-NaCl浓度下,外加钙增加了 Na ,Ca2 的含量,研究说明外加Ca2 能通过提高植物对盐胁迫的适应而增加Na 、Ca2 的含量,表明外源钙离子在NaCl胁迫下芨芨草种子的萌发和幼苗生长具有缓解效应.     

硒对油菜根尖镉胁迫的缓解作用

为研究镉胁迫对油菜根尖的毒性效应及硒的添加对该毒性效应的缓解作用,采用MS(Murashige and Skoog)培养基培养的方式,研究了0.2 mg·L-1硒对1 mg·L-1镉胁迫下油菜幼苗根系生长、根系构型、根尖膜系统完整性、亚细胞超微结构及细胞凋亡程度的影响.结果表明:镉胁迫下,硒的添加在一定程度上恢复了根系的生长,维持了根系的构型,使得总根长、总表面积和分叉数分别增加了33.28%、18.81%和21.66%;硒对根系形态的恢复作用主要表现在对直径小于1.0 mm的根系的恢复,直径小于1.0 mm的根系总根长提高了44.73%,总表面积提高了37.35%,总体积提高了32.88%;硒能够缓解镉对根尖细胞膜系统完整性的破坏;降低膜脂质过氧化程度,减少自由基的生成量,使得根尖O·-2含量降低了67.47%;并能维系细胞的形态和细胞器的结构完整性.然而,0.2 mg·L-1的硒并未显著降低根尖死亡细胞的数量,仅降低了晚期凋亡细胞的比例.     

稀土元素铈对锌胁迫下小麦幼苗生长的缓解效应

为探究稀土元素铈（Ce）对锌（Zn）胁迫下小麦幼苗生长的缓解效应,通过水培试验,以百农307为试验材料,研究外源Ce对500 μmol·L^-1 Zn胁迫下小麦幼苗生长、Zn积累和生理特性的影响.结果表明,500 μmol·L^-1 Zn胁迫显著抑制了小麦幼苗叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素）、光合作用和生物量的积累,使得幼苗根系变短变粗、侧根减少,同时降低了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性和可溶性蛋白含量,增加了丙二醛（MDA）的积累.外源Ce降低了根系对Zn的吸收和转运,缓解了Zn胁迫对小麦幼苗的毒害效应,具体表现为叶绿素含量和光合作用参数的升高;提高了抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量并降低MDA质量摩尔浓度;降低脂质过氧化对细胞膜的损伤,最终表现为小麦幼苗根系和茎叶干物质量的增加.外源Ce可通过提高Zn胁迫下小麦幼苗的光合特征、抗氧化酶活性和渗透调节物质的方式,降低细胞膜脂质的过氧化程度,缓解Zn胁迫对小麦幼苗生长的毒害作用.     

无机改良材料对重金属形态及生物有效性的影响

论述几种常用的改良剂-碱性物质，磷肥和一些抑制剂，吸附剂对重金属污染土壤的影响。讨论了它们的作用机理，为重金属污染土壤的治理提供理论依据。     

基于磷肥的改良剂对庐山茶园土壤的持续改良

为研究以磷肥为基质的碱性改良剂对庐山茶园酸性土壤的持续改良效果,选取江西省庐山某1 100 m处云雾茶园土壤,通过施加磷肥为基质的碱性改良剂调节土壤p H及土壤养分,共设置4种实验处理方案:(1)4 875 kg/hm~2过磷酸钙处理;(2)1 462.5 kg/hm~2石灰石+4 875 kg/hm2过磷酸钙处理;(3)7 312.5 kg/hm2生物调理剂+4 875 kg/hm~2过磷酸钙处理;(4)空白处理。采集施加改良剂第1年及第2年后的样本,分析比较施肥前后茶园土壤p H、理化性质、酶活性及茶叶生化指标、重金属含量的变化情况,了解不同碱性改良剂对庐山茶园酸性土壤的持续改良效果。实验结果显示:改良剂可以有效调节茶园土壤pH,增加土壤养分,且在随着时间的延长,土壤pH及养分仍处于较好水平,施加石灰石+过磷酸钙的土壤施肥第1年土壤pH调节至5.34且第2年仅下降至5.12,施加生物调理剂+过磷酸钙的土壤中速效磷、有机质含量施肥后第2年相比第1年分别增加了31.5%、17.2%。施加改良剂也可持续提高土壤酶活性,增加茶叶中的超氧化物岐化酶和叶绿素含量,并有效降低了茶叶中重金属含量。     

生物炭对土壤氮素淋失的抑制作用

淋洗作用是土壤氮肥损失途径之一,也是环境水体氮素污染的重要途径。研发降低土壤氮素淋失的技术途径不仅有助于提高氮肥利用率和降低化肥的施用量,而且有助于防治水体污染和改善生态环境。本文通过淋滤实验研究了生物炭对我国两种重要土壤类型黒钙土和紫色土氮素淋失的影响。由玉米秸秆制成的生物炭按10 t/ha,50 t/ha,100 t/ha的比例施用于土壤,同时模拟田间尿素施用量240 kg.N/ha并用相当于每天10 mm的降水量用去离子水淋洗土壤。对淋滤液氮素组成和含量分析结果显示,在不施用生物炭的条件下,黒钙土和紫色土总氮的淋失量分别占土壤(土壤+尿素)总氮含量的7.5%和9.0%,氮素的淋失主要发生在前130 mm降水过程中,其淋失量占全部淋失量的96%。在淋失的成分中,除硝态氮外,有机氮也是重要的组成物质,二者均占淋失总氮量的48%。生物炭的施用可以大幅度地降低氮素的淋失作用。50 t/ha和100t/ha的生物炭施用量降低黑钙土氮素淋失分别为29%和74%,减少紫色土氮素淋失分别达41%和78%。但10 t/ha的生物炭施用量却增加黒钙土和紫色土氮素淋失量分别达到22%和2%。这表明较低的生物炭施用量会促进氮素的淋失。生物炭对有机氮淋失的抑制作用大于硝态氮。100 t/ha的生物炭施用量对有机氮和硝态氮淋失的降低率分别为88%和62%左右,因土壤类型不同而有所差异。上述研究结果为寻求防治土壤氮素淋失的技术方法提供了理论依据。     

硝酸盐对土壤反硝化活性及蒽厌氧降解的影响

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在土壤中的反硝化降解是其厌氧去除的重要途径之一,但严格厌氧条件下反硝化电子受体(硝酸盐)对土壤反硝化活性及PAHs降解影响的报道还不多见.通过添加硝酸盐和蒽的厌氧微宇宙培养实验,探讨厌氧条件下硝酸盐对土壤蒽的厌氧降解及反硝化活性的影响.设置了不添加(N0)和添加硝酸盐(N30:30mg·kg~(-1))的两组处理,每组处理分别含3个蒽浓度(A0:0 mg·kg~(-1)、A15:15 mg·kg~(-1)、A30:30 mg·kg~(-1)),共6个处理(N_0A_0、N_0A_(15)、N_0A_(30)、N_(30)A_0、N_(30)A_(15)、N_(30)A_(30)).厌氧条件下25℃黑暗培养45 d,并于第3、7、15及45 d测定土壤N2O和CO2的产生速率、反硝化相关功能基因(nar G、nir K、nir S)丰度及蒽含量.结果表明,在培养第3 d检测到较强的反硝化活性,且硝酸盐及蒽均能显著促进土壤的反硝化酶活性.随着培养时间的延续,各处理中土壤反硝化活性急剧下降,蒽对土壤反硝化活性却表现出明显的抑制作用.方差分析的结果也表明,硝酸盐、蒽及其交互作用均能显著影响土壤的反硝化活性.3种反硝化功能基因中,只有narG和nirS基因的丰度在培养期间呈现逐渐升高的趋势,且它们能够受到硝酸盐、蒽及其交互作用的显著影响.厌氧条件下土壤蒽的最终去除率在33.83%~55.01%之间,添加硝酸盐对土壤蒽的去除率和降解速率均无显著影响,但高蒽含量(N_0A_(30)、N_(30)A_(30))处理的降解速率显著高于低蒽含量(N_0A_(15)、N_(30)A_(15))处理(P0.05).综上,硝酸盐的添加能显著影响土壤的反硝化活性及与反硝化相关的narG和nirS基因的丰度,但对土壤蒽的厌氧降解无显著影响.     

生物炭对褐土理化特性及真菌群落结构的影响

为了探讨生物炭施用对土壤理化及生物学特性的影响,在田间条件下研究了不同用量(0、10、20、40 t·hm~(-2))生物炭施用3a后植烟褐土真菌的群落结构特征,并分析了其与土壤环境因子的关系.结果表明,土壤添加生物炭3 a后显著提高了土壤pH、含水率、总有机碳(TOC)和总氮(TN)含量,而降低了土壤容重和溶解性有机碳(DOC)含量.Illumina Mi Seq测序结果表明,生物炭的添加对土壤真菌α多样性影响不大,但能显著改变真菌群落结构.物种注释结果表明,所有样本中真菌优势菌群均为子囊菌门(Ascomycota)、接合菌门(Zygomycota)和担子菌门(Basidiomycota),其相对丰度之和占所有可注释真菌丰度的90%以上.生物炭提高了子囊菌门和担子菌门的相对丰度,降低了接合菌门的相对丰度.在属水平上,生物炭增加了链格孢属(Alternaria)、锥盖伞属(Conocybe)和曲霉属(Aspergillus)真菌的相对丰度,降低了放射毛霉(Actinomucor)和赤霉菌(Gibberella)的相对丰度.冗余分析(RDA)及Mantel检验结果说明,土壤DOC、pH和含水率是影响褐土真菌群落结构的主要环境因子.综上,生物炭施用3 a后对土壤理化特性有显著的影响,这些环境因子的改变驱动了土壤真菌群落的生态演替.     

生物炭修复污染土壤的研究进展

介绍了生物炭的一些基本性质如碱性、表面积、官能团、CEC、元素组成和稳定性。然后对生物炭在污染土壤修复领域中的研究做了综述,例如用作土壤改良剂提高土壤对污水中有机污染物和重金属的吸附能力以及降低土壤中污染物的生物有效性。并对今后生物炭的研究方向作出了展望。     

不同改良材料对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探究不同改良材料添加对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,将活性炭(C)、麦饭石(M)、硅藻土(D)、膨润土(B)和活性硅酸钙(S)5种改良材料分别以1%和2%(质量比)添加到紫色土(P)中,形成P-C_(1%)和P-C_(2%)(紫色土+1%和2%活性炭,下同)、P-M_(1%)和P-M_(2%)、P-D_(1%)和P-D_(2%)、P-B_(1%)和P-B_(2%)、P-S_(1%)和P-S_(2%)10种混合土样(P为对照)。批处理法研究不同混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同温度、pH和离子强度下的吸附差异。结果表明:(1)各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,且最大吸附量q_m在65.02～131.34 mmol/kg之间。相同添加比例下,Cu~(2+)的吸附量均呈现出P-BP-DP-CP-SP-M的趋势,且2%添加时效果更佳。(2)温度从20℃增加至40℃时,除P-C以外,其余混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而增加。热力学参数表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3)pH在3～5范围内,各供试混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随pH的升高而增大(P-S除外)。随着离子强度的增加,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均表现出先增大后减少的趋势,以0.10 mol/L时最大。     

铀胁迫对酸模叶绿素荧光特性和酶活性的影响

通过盆栽控制性实验,研究了不同铀浓度处理﹙0、25、50、100、200、400 mg/kg﹚对酸模(Rumex acetosa L.)叶绿素含量、叶绿素荧光特性及抗氧化酶的影响。结果表明:随着土壤铀浓度的增加,叶绿素含量显著下降,最大光化学效率(Fv/Fm)下降但差异不显著,光合性能指数(PIABS)显著下降,K相可变荧光占J相可变荧光比例(Wk)和J相可变荧光(Vj)逐渐升高,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、单位反应中心捕获的能力(TRo/RC)、单位反应中心捕获的用于电子传递的能量(ETo/RC)和单位反应中心耗散的能量(DIo/RC)均呈先升高后下降的趋势,铀胁迫使酸模整个PSⅡ的结构和功能都受到了伤害,光合作用受到抑制;SOD和POD活性整体呈现先上升后下降的趋势,MDA含量逐渐升高,酸模产生膜脂过氧化,启动了过氧化酶系统。     

碱性固体对污泥的调质堆肥影响及产品对土壤的改良潜力

为了科学评判不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响及其有机肥对贫瘠土壤的改良潜力,通过用质量分数为10%的秸秆(干)炭、硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质对污泥和锯末混合物料进行了调质,运用好氧堆肥的方式研究了不同碱性固体物质对调质污泥高温堆肥的影响,并用小青菜盆栽试验法探讨了有机肥对贫瘠土壤的改良潜力.结果表明,污泥经外源碱性固体调质后,可以延长高温期的时间,促进堆肥物料的热灭活无害化;秸秆炭和硬木炭调质能显著促进有机质矿化,达21.65%和18.16%;堆肥过程中各处理堆肥pH先降低后升高最终逐渐稳定在6.78~7.33之间,但粉煤灰和石灰调质会使得堆肥初期pH较高;碱性固体调质有利于降低堆肥产品的水溶性盐分含量,至堆肥结束各处理EC均低于3 000μS·cm-1;污泥经过调质后,堆肥的总氮含量逐渐增加,但粉煤灰和石灰调质会导致堆肥初期存在一定的氮素损失,而秸秆炭和硬木炭调质可以减少堆肥初期氮素损失;各调质处理中NH+4-N含量先增加后降低,NO_3~--N均呈现出逐渐增加的趋势,秸秆炭和硬木炭调质可以促进污泥NO_3~--N的转化,而石灰和粉煤灰调质则对NO_3~--N的转化和种子发芽产生一定的抑制作用,但均不会影响堆肥的腐熟;贫瘠土壤经过调质堆肥改良后,土壤有机质和NPK含量显著增加,小青菜生物量增加显著;与未调质堆肥相比,虽然调质后的堆肥对小青菜Cu、Zn的吸收具有一定的抑制作用,但相比于原贫瘠土壤而言,本研究获得的各种堆肥仍能促进小青菜对微量元素Cu、Zn的吸收.研究表明,相比于硬木炭、粉煤灰和石灰等碱性固体物质,秸秆炭更适合于污泥堆肥调质,其堆肥产品具有较好的贫瘠土壤改良潜力.     

莱州湾菊芋（Helianthus tuberosus L.）连作对其生长及种植地土壤生物活性影响的研究

为掌握菊芋（Helianthus tuberosus L.）连作年限对菊芋生长及土壤环境的影响程度,促进今后菊芋种植模式合理发展,在大田条件下,利用莱州湾南京农业大学山东莱州“863”中试基地长期菊芋连作定位试验,系统研究了不同菊芋连作年限对菊芋生长、菊芋品质及菊芋种植地土壤生物活性的影响。结果表明：随着连作年限的延长,菊芋生长受到抑制,菊芋块茎产量连作5年后开始下降,连作5 a比种植1 a降低8%,连作7 a降低27%;菊芋块茎蛋白质含量随着连作年限的延长而增加,连作7 a蛋白质含量为17.15mg×g^-1,高于种植1 a 102%,而还原糖与纤维素含量呈先增加而后降低的趋势;菊芋连作严重影响土壤微生物种群结构组成,随着连作年限的延长细菌与放线菌呈先增加而后降低的趋势,而真菌含量在连作年限内一直呈增加态势,连作7 a土壤真菌含量比种植1 a增加325%;土壤脲酶、脱氢酶、（酸、碱性）磷酸酶、淀粉酶与蛋白酶活性随着菊芋种植地连作年限的延长呈先增加而后降低的趋势,而过氧化氢酶活性则表现为先降低而后上升的态势。菊芋连作4～5a对其生长土及壤环境已产生了消极的作用,连作6～7 a使连作障碍明显加重。