可见光/亚甲基蓝/抗坏血酸活化分子氧氧化水中的As(Ⅲ)

本文研究了可见光/亚甲基蓝(MB⁺)/抗坏血酸(H₂A)活化分子氧体系(可见光/MB⁺/H₂A体系)氧化水中三价砷(As(Ⅲ))的过程与机理.考察了光照、pH、H₂A浓度、MB⁺浓度、As(Ⅲ)初始浓度及水中常见阴离子和有机质的对As(Ⅲ)氧化效率的影响,通过自由基抑制实验和溶液光谱变化鉴定了体系中的活性物种及其生成机理.实验结果表明,光照对As(Ⅲ)的氧化有明显促进作用;在pH=8.0—9.5范围内,As(Ⅲ)的氧化随着pH的升高而加快;pH=9.5条件下,H₂A剂量的增加对As(Ⅲ)的氧化呈现先促进后趋于稳定的趋势,H₂A最佳投加量为300μmol·L^-1;MB⁺最佳投加量为5 mg·L^-1.机理研究表明,H₂A和分子氧之间的双电子反应产生的H₂O₂是可见光/MB⁺     

溶氧浓度调控嗜水气单胞菌的砷还原：效应与机制

砷是一种强致癌有毒类金属元素,广泛存在于自然水体环境之中。微生物还原As(Ⅴ)产生As(Ⅲ),可致使砷移动性增强,毒性升高,环境风险增加。前期有氧条件下的报道中,研究者更多关注微生物砷氧化,但对于溶氧浓度如何影响砷抗性微生物的砷还原缺乏定量研究。嗜水气单胞菌HS01(Aeromonas hydrophila HS01)为该文研究团队分离得到的一株具有系列环境功能的菌种,前期已证明其包含厌氧铁还原、硝酸盐还原、偶氮染料还原脱色、DDT生物转化等能力。选取其为研究对象,通过基因组测序分析,确定了该菌具有arsB砷载体蛋白基因和arsC胞内砷还原基因,明确了它的砷还原功能;通过构建砷还原微宇宙反应体系,解析了不同电子供体、不同氧气浓度条件下嗜水气单胞菌HS01的砷还原动力学,发现其砷还原能力受氧气调控显著。在该研究使用的多种电子供体条件下,嗜水气单胞菌HS01均不能在厌氧环境中还原产生As(Ⅲ)。而微氧(297μg·L^-1)条件下,砷还原速率常数达到0.09/d,反应速率约25.3μmol·L^-1·d^-1;随溶氧浓度增加,砷还...     

湖南石门雄黄矿区矿样中的砷氧化细菌的分离及鉴定

绿色的生物学方法处理含砷废水,对于缓解工业发展所带来砷污染问题,提高居民健康生活质量具有重要意义。以湖南石门雄黄矿区的尾矿池积水（SY）、地下400 m处的矿坑水（NY）和尾矿池底泥表层（XY）3个样本为研究对象,利用细菌富集和多次传代的方法,从这3个环境样本中获得可氧化三价砷的3个菌群。在砷质量浓度为l~5 g·L-1的培养基中分别检测上述3个菌群的耐受能力,发现在砷质量浓度高达5 g·L-1的条件下,上述菌群均能在2~3 d内达到109 cells·mL-1。利用上述菌群处理l g·L-1亚砷酸钠溶液,SY、XY和NY菌群可分别在25、20和35 h内将三价砷完全氧化,并且使溶液中的总砷质量浓度降低66.7%。进一步对3个菌群进行多次平板分离,利用五价砷和硝酸银的颜色反应,获得11株可氧化三价砷的目的菌株。对这些菌株16S rDNA进行NCBI的BLASTN序列比对发现,菌株SMY24、SMY33、SMY22、SMY32、SMY21和SMY31均属于假单胞菌属（Pseudomonas）,菌株SMY104属于不动杆菌属（Acinetobacter）,菌株SMY17、SMY25、SMY9和SMY1在所有的已知序列中,最大的相似率只有91%,最小的相似率为76%,且都是未曾报道纯培养的细菌。对这些菌株三价砷氧化能力进行测定发现,其中菌株SMY104和SMY21在20 h内能将三价砷几乎完全氧化。通过对这些菌株三价砷氧化酶基因进行初步检测,发现了多个菌株具有三价砷氧化酶基因（AoxB）。     

山阴地区高砷饮用水处理技术

通过对山西省山阴县高砷地下水分布和污染程度的实地调查,对高砷水环境中砷的形态及富集转化规律进行了研究,并在此基础上形成一套以曝气氧化和加药(加入FeCl2和FeCl3的混合物作为混凝剂)过滤工艺为基础的联合水处理方法.结果表明,在山阴县砷污染严重的地段,地下水的氧化还原电位Eh为-50～142 mV,pH值为8.28～8.73,这种Eh下降、pH升高的地下环境给高砷地下水的形成创造了条件.当地下水中ρ(硫化氢)<140μg·L-1时,用功率为5 W的松宝SB-648双头氧气泵连续曝气1.5 h即可达到基本去除的效果.以25 m深处地下水为例,其ρ(As)为275 μg·L-1,待硫化氢去除后在水中加入摩尔比n(FeCl2):n(FeCl3)=1:1的混合物,连续曝气5 h,水体中60%以上的As(Ⅲ)可转变为As(V).经投加药品和曝气氧化处理后的地下水若能及时通过简易过滤装置,过滤后的水体中ρ(As)仅为5～8 μg·L-1,达到GB 5749-2006<活饮用水卫生标准>,且过滤后的水体中ρ(Fe)为0.03 mg·L-1,远小于GB/T 14848-93<地下水水质标准>规定的Ⅰ类标准.该水处理方法可快速有效地将As(Ⅲ)转化为As(V),并使As(V)与混凝剂发生吸附共沉淀反应,从而达到高效除砷的效果.过滤过程则可以防止氢氧化物胶体与砷酸盐形成的絮体二次进入环境,同时进一步降低水体中铁离子含量.该方法适用于我国广大高砷水地区家庭分散式供水的处理.     

微生物砷代谢机制的研究进展（Progress in Study of Mechanisms of Microbial Arsenic Transformation in Environment）

环境砷污染是一个全球性问题.研究砷的生物地球化学循环可以明确环境中砷的来源及其转化特征,为探索砷污染治理的方法提供参考.越来越多的研究表明,自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用.根据微生物对砷的代谢机制不同将其分为:砷氧化微生物、砷还原微生物和砷甲基化微生物.砷氧化微生物可以将环境中的As(Ⅲ)氧化为毒性较弱并且容易被铁铝矿物吸附固定的As(Ⅴ),因此对降低环境中的砷毒性具有重要作用;微生物对砷的甲基化作用的产物通常为毒性较低的有机砷,因此也被认为是理想的修复环境砷污染的生物手段之一;然而在还原环境中,砷还原微生物却可以将游离态和结合态的As(Ⅴ)还原为毒性更强的As(Ⅲ),从而加重环境中的砷污染状况.由此可见,明确微生物的砷代谢机制及其对砷污染环境中砷迁移转化的影响,是实现生物修复砷污染环境的必要前提.论文总结了近年来国内外微生物砷代谢机制的研究进展,以期为深入研究微生物代谢砷的机理及其在砷污染治理中的应用提供参考.     

地下水中砷和汞的不同测试方法

本文研究了原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)等3种不同方法检测地下水中的砷和汞.结果表明,地下水中砷汞的3种测试方法在一定的浓度范围内标准曲线线性良好,相关系数均在0.999以上,加标回收率和精密度较好,质控测定结果均在理论值范围内,说明3种方法有很好的准确性和稳定性,分析数据结果可靠. AFS和ICPMS砷检出限分别为0.10μg·L^-1和0.02μg·L^-1,汞检出限分别为0.03μg·L^-1和0.05μg·L^-1,都远低于相关水质标准检出限以及《地下水质量标准》规定的Ⅰ类水限值,完全能够满足地下水测试要求.而ICPOES砷和汞的检出限分别为20μg·L^-1和9.36μg·L^-1,可用于受到污染的地下水样品检测.     

砷(V)及苯胺联合暴露对土壤微生物群落组成及抗氧化酶活性的影响

砷(As)和苯胺是环境中常见的持久性有毒污染物,在石油、印染及化工等工业场地环境中具有较高的复合污染风险。目前采用单一物种及模式生物分析复合污染物的联合毒性效应的研究已有大量报道,相比而言,混合菌群具有复杂的种间相互作用且更接近实际环境,但是复合污染对混合菌群的毒性效应尚缺乏深入研究。本研究以从非污染土壤富集分离的混合菌群为研究对象,研究As(V)-苯胺的联合毒性效应及其产生机理。本研究发现土壤混合菌群对As(V)和苯胺的单一污染具有较高的耐受性,对As(V)和苯胺的半数抑制浓度(IC₅₀)分别达到30 g·L^-1和3.2 g·L^-1。As(V)-苯胺复合污染在混合菌群中表现出协同抑制效应(1+1>2)。另外,As(V)-苯胺复合污染与单一污染相比,复合污染显著增加混合菌群胞内及细胞表面吸附的总砷浓度,并且降低细胞抗氧化酶(SOD和CAT)活性。As(V)和苯胺单一及复合污染下细菌群落组成分析的结果表明,菌株在单一污染中的耐受表现无法用来准确预测其对复合污染的耐受。我们的结果初步揭示了土壤混合菌群在单一及复合污染生...     

整流电絮凝技术对缺氧地下水中As(Ⅲ)的原位修复

地下水中砷污染的原位修复治理对人类社会的可持续发展具有重要意义.本文研发了一种新型整流电絮凝反应体系,可实现对缺氧地下水As(Ⅲ)的原位修复.实验结果表明,最优操作条件为:电流密度为4.4 m A·cm~(-2),铁棒和MMO的阳极工作时间比值(TFe-anode/TMMO-anode)为1∶2,反应周期为24 s.在最优条件下,含有500μg·L~(-1)As(Ⅲ)的模拟地下水经过30 min电絮凝处理后砷的固定脱除效率达92%,总能耗为0.11 kW·hm~(-3).此外,水体中的HCO_3~-和PO_4~(3-)等无机阴离子对砷的固定具有抑制作用.在该反应体系内,电解生成的Fe(Ⅱ)与O2之间的氧化反应生成具有强氧化性的Fe(Ⅳ)可有效将As(Ⅲ)氧化成毒性较小且更易于固定脱除的As(Ⅴ),进而显著促进了砷在Fe(Ⅲ)絮凝沉淀作用下的固定脱除.     

硝酸盐还原和亚铁氧化对贪铜菌还原砷的影响

华南红壤区水稻土具有含铁量较高、氮元素输入量较大的特性,且部分矿区周边的水稻田受砷污染严重,不仅影响水稻产量,还对食品安全和人类健康造成威胁。利用多轮传代富集的方法,从华南红壤水稻土中纯化获得一株具有硝酸盐还原、亚铁氧化和砷还原功能的贪铜菌Cupriavidus metallidurans Paddy-2。以该细菌为研究对象,探讨纯细菌体系中,硝酸盐还原和亚铁氧化过程对微生物还原As(Ⅴ)的影响,测试了反应体系中As(Ⅴ)和硝酸盐的还原动力学,以及Fe(Ⅱ)的氧化动力学,并对体系中Fe(Ⅱ)氧化所生成的矿物沉淀进行表征分析。As(Ⅴ)还原动力学结果表明,中性厌氧条件下贪铜菌对As(Ⅴ)的还原率为100%,而分别加入硝酸盐和Fe(Ⅱ)均能有效抑制贪铜菌对As(Ⅴ)的还原作用(还原率为27%~49%),两者同时存在对As(Ⅴ)还原的抑制作用最大(还原率只有21%)。硝酸盐作为末端电子受体,由于其氧化还原电位比As(Ⅴ)更高,因此比As(Ⅴ)更容易接收电子,从而减缓贪铜菌对As(Ⅴ)的还原效率。Fe(Ⅱ)氧化动力学和矿物表征结果表明,只有在硝酸盐和Fe(Ⅱ)共存的体系里,Fe(Ⅱ)的氧化才能得到有效的促进,并生成含Fe(Ⅲ)的无定形矿物。这些Fe(Ⅲ)矿物覆盖在菌株表面,有可能降低菌株的代谢活性,并有效吸附As(Ⅴ),从而减低体系中As的浓度,达到降低As毒性的效果。研究结果可为受砷污染农田的生物修复技术的开发提供科学依据。     

链霉菌的抗砷特性及其对蜈蚣草富集砷的作用

本文研究了链霉菌Streptomyces sp.的耐砷特性及其对蜈蚣草富集砷的影响。结果表明,Streptomyces sp.可在100mmo·lL-1的砷酸盐溶液中生长,具有较强的抗砷毒害能力,且在48h内对As(Ⅴ)的还原率达96.5%。施用Streptomyces sp.能促进植物对砷的吸收,蜈蚣草地上部砷浓度为930mg·kg-1,地上部砷累积量达到对照组的2.09倍。加入Streptomyces sp.后,能促进根际土壤中As(Ⅴ)还原成As(Ⅲ),大幅度降低根际土壤残渣态砷含量,从48.15mg·kg-1下降至28.75mg·kg-1。Streptomyces sp.通过影响蜈蚣草根际环境,提高根际土壤pH,增加DOC含量,促使砷形态变化,从而增加砷生物可利用性。该菌可作为强化蜈蚣草修复砷污染土壤的材料。     

堆肥低温启动菌剂的研制与效果评价

针对冬季低温堆肥启动困难这一技术问题,优化和复配低温复合菌剂,并在有机肥厂冬季堆肥生产中对菌剂的应用效果进行评估。选取分离于极地的菌株,对菌株低温生长特性、产蛋白酶性能进行测定,选择供试菌株边缘假单胞菌MP-1(Pseudomonas marginalis)、硬结节杆菌AS-3(Arthrobacter scleromae)和水稻节杆菌AO-4(Arthrobacter oryzae)进行复配,3个菌株在15℃条件下均可快速生长,菌株MP-1、AS-3和AO-4于15℃条件下培养24 h,蛋白酶活性分别可达82.1、64.3和80.3 U·mL^-1。将3个菌株按照体积比2∶1∶1复配复合菌剂(IM)。利用中药渣、鸡粪和茶粕堆肥的原料浸提液进行菌剂生长试验,结果表明,IM菌剂在中药渣堆肥浸提液中24 h生长量为1.04×10¹⁰ cfu·mL^-1;在鸡粪堆肥浸提液中生长量为1.41×10¹⁰ cfu·mL^-1;在茶粕浸提液中生长量为3.6×10⁶ cfu·m...     

黑锰矿催化氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物过程及影响因素

自然界中的锰氧化物常与铁氧化物交结伴生,其形成和转化过程相互影响. Mn(Ⅳ)氧化物与Fe(Ⅱ)反应过程已有较多研究,然而有氧环境中低价锰氧化物氧化Fe(Ⅱ)生成铁氧化物的过程尚缺乏系统研究.本工作以黑锰矿为例,研究了开放体系中Fe(Ⅱ)在低价氧化锰矿物表面的氧化行为,分析了Fe(Ⅱ)浓度、溶解氧以及pH对Fe(Ⅲ)氧化物形成的影响.结果表明,黑锰矿在氧化Fe(Ⅱ)形成针铁矿和纤铁矿的同时,自身被部分还原释放Mn(Ⅱ).当反应体系pH值为3.0时,溶解氧氧化Fe(Ⅱ)作用弱,主要为黑锰矿氧化Fe(Ⅱ)并在其表面生成针铁矿.当反应体系pH值升高至5.0,黑锰矿催化加速了溶解氧对低浓度(<5.0 mmol·L^-1)Fe(Ⅱ)的氧化并生成水铁矿,随后转化成纤铁矿和针铁矿;Fe(Ⅱ)浓度升高(>5.0 mmol·L^-1),反应初期Fe(Ⅱ)直接被黑锰矿氧化,形成了以针铁矿和少量纤铁矿组成的包覆层,并导致氧化速率减弱,而溶解氧在Fe(Ⅱ)后期氧化过程中发挥了主导作用.这些结果丰富了表生环境铁锰氧化物的形成与共生机理,为土壤矿物形成演化提供了...     

针铁矿对几种氧化锰矿物氧化As(Ⅲ)特性的影响

用氧化还原平衡法研究了水钠锰矿、钙锰矿和黑锰矿等三种不同结构类型氧化锰矿物对As(Ⅲ)的氧化特性，以及针铁矿对上述氧化的影响。结果表明，水钠锰矿、钙锰矿和黑锰矿对As(Ⅲ)的最大氧化量分别为480．4、279．6和117．9mmol／kg，其氧化能力与氧化锰矿物的结构、Mn氧化度、表面电荷性质以及结晶度等因素有关；体系中存在针铁矿时，它们对As(Ⅲ)的最大氧化量分别增加到651．0、332．3和159．4mmol／kg；针铁矿本身并不氧化As(Ⅲ)，体系氧化能力增强是通过针铁矿对氧化生成的As(Ⅴ)的吸附来实现的。     

氨基化氧化石墨烯(AGO)的制备及其对六价铬的吸附机制

以乙二胺盐酸盐(EDH)为改性剂改性氧化石墨烯(GO),水热法制备氨基化氧化石墨烯(Amino-functionalized;graphene;oxide,AGO).SEM、XRD、FTIR和Zeta电位表征分析发现,AGO表面含有羟基、羧基及氨基基团,Zeta电位为pH=10.14.以水中低浓度六价铬Cr(Ⅵ)为污染物,探讨了乙二胺盐酸盐(EDH)用量、pH、AGO用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及常见干扰离子对AGO吸附Cr(Ⅵ)影响.结果表明,在pH=6.0、7-AGO用量为0.8;mg·L^-1和Cr(Ⅵ)初始浓度为2.0;mg·L^-1,7-AGO对Cr(Ⅵ)去除率可达95.1%;SO₄^2-会明显抑制AGO对Cr(Ⅵ)的吸附.AGO对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合二级动力学模型,吸附机制主要为静电作用.     

湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.     

丛枝菌根真菌砷酸盐还原酶基因RiarsC的克隆和功能分析

丛枝菌根真菌(AMF)在增强植物砷(As)抗性方面发挥着重要作用。已有相关研究表明,接种AMF能提高植物体内三价砷As(III)的比例,AMF可能参与了将五价砷As(V)还原为As(III)的过程从而提高了菌根植物的As抗性,但目前尚缺乏直接分子证据。本文从异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌丝中克隆得到了一个砷酸盐还原酶基因RiarsC并进行序列分析。将该基因转入arsC缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)菌株WC3110(ΔarsC)中,通过As(V)抗性生长曲线和As形态测定,分析了该基因的功能。结果显示,RiarsC属于谷氧还蛋白-谷胱甘肽依赖的砷酸盐还原酶家族;RiarsC基因的表达显著提高了As敏感型E.coli菌株对As(V)的抗性,当培养基中As(V)浓度为100μmol·L-1时表现更加明显。As形态分析表明,表达RiarsC的E.coli菌株能够将培养基中71.03%的As(V)还原为As(III);与表达空载体的菌株相比,还原效率提高了61.98%。本研究证明了AMF的砷解毒还原能力,为进一步开展AMF的砷代谢机制研究提供了一定的分子生物学基础。     

砷对绿藻的毒性效应及氧化还原条件的影响

选择绿藻中耐毒品种莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,分析三价砷加入对其体系氧化还原条件的影响,研究代表性绿藻莱茵衣藻C.reinhardtii对水体三价砷毒性的响应.结果表明,光照或黑暗条件下莱茵衣藻C.reinhardtii的生长都会使pH升高,氧化还原电位(Eh)减小.根据pH-Eh分析可知,水体三价砷As(Ⅲ)大部分以H_2AsO_3~-存在,H_2AsO_3~-加入后pH升高和Eh减小趋势更为明显,并随其浓度增大,Eh会出现缓慢上升趋势.同时,pH与Eh变化也会影响砷对藻类的毒效应,当pH值为10.0—10.5,Eh为-143—-136 mV时,三价砷浓度增大对藻类生长速率没有明显影响,但当pH值为9.5—10.1,Eh为-156—-143 mV时,三价砷浓度增大会明显降低了藻类生长速率.     

液相色谱-电感耦合等离子体质谱法联用(HPLC-ICP-MS)测定乳制品的无机砷及其它砷形态

采用液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术测定了乳制品中的无机砷及其它砷形态,各种砷形态的方法检出限(以砷计)分别为:三价砷As(Ⅲ)2.0ng·g-1,五价砷As(Ⅴ)3.0ng·g-1,一甲基胂MMA2.0 ng·g-1,二甲基胂DMA 1.0 ng·g-1,甜菜碱As B 1.0 ng·g-1,根据加标回收的方法评价了该方法的准确性,无机砷的加标回收率为89.9%-98.1%,相对标准偏差为1.09%-3.21%(n=6),根据所建立的方法,分析了市售的部分鲜奶、酸奶和奶粉样品,其中无机砷的含量均未超出国家标准限量.     

抗氧化系统在蜈蚣草细胞砷解毒机制中的作用

砷超富集植物——蜈蚣草体内可以富集高浓度的砷且不表现出受害症状,暗示蜈蚣草细胞具有较强的砷解毒机制.为探讨抗氧化系统在蜈蚣草砷解毒机制中的作用,测定了0、0.5、1和2mmol/L的砷酸盐[As(Ⅴ)]、亚砷酸盐[As(Ⅲ)]和二甲基胂酸盐(DMA)处理下蜈蚣草愈伤组织的丙二醛(Malonyldiadehyde,MDA)含量、非酶类抗氧化物质含量和酶类抗氧化物质的活性.结果表明,0.5mmol/L As(Ⅴ)和DMA就可以诱导氧化胁迫的产生,浓度越高胁迫程度也越严重.而1mmol/L的As(III)仍未使蜈蚣草愈伤组织产生氧化胁迫.在As(Ⅲ)处理下,酸溶性巯基含量增加,叶绿素和类胡萝卜素含量不变,过氧化氢酶(Catalase,CAT)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性增加.在As(Ⅴ)处理下,酸溶性巯基含量减少,叶绿素和类胡萝卜素含量略有上升;CAT和POD活性先增加后减少.在DMA处理下,酸溶性巯基含量减少,叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量增加,CAT和POD活性先增加后减少.与As(Ⅴ)和DMA相比,As(Ⅲ)处理下高酸溶性巯基含量、高氧化酶活性和低MDA含量暗示As(Ⅲ)对蜈蚣草的毒性可能比As(Ⅴ)和DMA要小.这些结果表明,酸溶性巯基和酶类抗氧化物质(CAT和POD)在蜈蚣草细胞砷解毒机制中发挥着重要作用.图4参22     

砷尾矿污染土壤的细菌群落结构多样性及其相关环境影响因子分析

以湖南石门雄黄尾矿污染土壤为对象,研究纵向不同深度、横向不同距离土样中的重金属污染程度以及细菌群落结构变化规律,查明砷污染土壤的核心微生物组成并将其与土壤理化指标进行共存网络图分析。结果表明:该尾矿区的土壤各项重金属指标严重超标,尤以铅(626.54 mg·kg^?1,Ei=105.48)、砷(1804.75 mg·kg^?1,Ei=565.75)、镉(31.46 mg·kg^?1,Ei=7491.5)的生态危害性最强;土壤采样深度与重金属综合潜在生态风险指数(RI)呈显著正相关(r=0.79,P=0.000),而横向样品中RI与采样距离显著负相关(r=?0.85,P=0.000)。在污染土壤中,变形杆菌门(Proteobacteria,54.35%±17.16%)和放线杆菌门(Actinobacteria,22.39%±10.64%)占主导地位,属层级中假单孢杆菌属(Pseudomonas,16.47%±11.84%)、不动杆菌属(Acinetobacter,8.07%±7.11%)以及硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus,7.53%±14.68%)相对丰度较高;而26个共享类群占据了该尾矿污染土壤中微生物群落总平均相对丰度90%以上,尽管不同属的具体相对丰度在不同样品间的分布趋势差异较大。纵剖采集的污染土样中,铁原体属(Ferroplasma)、硫酸状杆菌属(Acidithiobacillus)、硫化杆菌属(Sulfobacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和硝化螺旋菌属(Nitrospira)占优势,与理化的共存网络图分析(相关系数|r|≥0.6,P<0.05)显示部分类群与亚铁、游离态砷和镉成显著正相关,而与pH成显著负相关;横向采集的土样中,以嗜酸菌属(Acidiphilium)、假单孢杆菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、硫杆菌属(Thiobacillus)等为主,部分类群与总砷、铅成显著正相关,而与结合态或包蔽型砷成显著负相关。综上,该研究不仅对目标区域尾矿不同重金属污染程度进行了分析,同时探讨了污染土壤中核心响应类群的组成多样性,为筛选潜在重金属抗性菌群或工程菌群提供理论基础。