长期放射性环境下微生物群落多样性变化

针对某铀尾渣库,通过深层垂直钻井方式采集了多个点位不同深度的铀尾渣样品,基于Illumina Miseq高通量测序技术研究了库区微生物群落的三维空间分布,阐释了长期放射性环境下微生物群落的多样性变化和环境因子的相关关系.结果表明,铀尾渣样品间的理化性质差异显著,放射性环境显著降低了微生物多样性水平,但仍存在优势菌群(丰...     

美洲商陆（Phytolacca Americana L.）对铀的富集特征及根际微生物群落功能多样性的响应

在模拟低(25 mg·kg-1)、中(50 mg·kg-1)、高(100 mg·kg-1)剂量铀污染的条件下,采用盆栽试验,研究了美洲商陆富集铀的特点及铀污染对根际微生物群落的影响.结果表明,铀污染对美洲商陆生长的影响可能存在一个阈值,该阈值介于25~50 mg·kg-1之间,低于该阈值时,铀污染能够促进美洲商陆的生长,反之,则会抑制美洲商陆的生长.美洲商陆成熟时,根、茎和叶的最大铀富集量分别为131.69、9.87和45.33μg,是一种较为理想的修复铀尾矿的植物.Biolog-Eco测试结果表明,土壤中铀会对美洲商陆根际微生物群落产生负效应,铀胁迫可使根际微生物代谢迟缓,对碳源的选择发生转移,对糖类、羧酸类和胺类碳源的利用显著减少,对酚酸类碳源的利用显著增加;同时,铀胁迫可导致根际微生物群落功能多样性指数、均匀度指数及优势微生物种类降低.最后,利用培养96 h的平均吸光值进行聚类和主成分分析.结果表明,铀胁迫下美洲商陆根际微生物群落异于对照,美洲商陆根际微生物对铀胁迫的适应是以降低对糖类、羧酸类和胺类等碳源的利用为代价的.     

不同温度影响下除铀厌氧微生物群落结构特征解析

为了考察温度对除铀微生物群落结构的影响,通过高通量测序技术分析15℃、25℃和35℃三个温度条件下除铀厌氧微生物的群落组成及丰度.经过48h对7.2mg/L铀的去除试验,温度为35℃情况下厌氧微生物除铀率（99.1%±0.3%）显著高于15℃和25℃的情况.不同温度除铀厌氧菌群中共有菌属居多（43种）.在细菌门水平上,15℃和25℃条件下的厚壁门细菌（Firmicutes）丰度最高,比例分别为61.7%与63.3%,而35℃下变形菌门（Proteobacteria）丰度最高,比例为68.0%.在细菌属水平上,15℃和25℃样品中的第一大类菌属为Trichococcus;但在35℃样品中,Klebsiella丰度最高,比例达到52%,其他优势微生物有Proteiniclasticum（11%）、Clostridium（8%）、Acinetobacter（6%）、Enterobacteriaceae（5%）、Citrobacter（4）、Sedimentibacter（4%）、Desulfovibrio（3%）等.不同温度影响下,除铀厌氧菌群物种丰度差异极其显著.冗余分析发现温度作为环境因子与35℃样本群落结构为正相关关系.而温度对Klebsiella及Trichococcus影响程度最大,但分别为促进丰度增加（正相关）及显著降低丰度（负相关）.     

微生物法处理低浓度含铀废水研究

随着核能产业的发展,因含铀废水排放而导致的环境问题日益严重,迫切需要探索并开发高效含铀废水处理技术。相较于物理和化学处理方法,微生物法具有吸附效果良好、使用成本较低、环境友好等优点,可以作为一种处理低浓度含铀废水的新技术。在介绍微生物固定铀的4种机制、原理、方法、影响因素等基础上,重点讨论了4种机制间的联系和区别,并对近五年来微生物法的研究进行总结。今后可通过单一微生物和微生物群落两大方向对微生物处理含铀废水进行研究。     

铀尾矿污染土壤微生物活性及群落功能多样性变化

采用常规微生物活性评价法和Biolog方法研究了铀尾矿区不同污染程度、不同深度土壤微生物活性及群落功能多样性的变化特征。结果表明,尾矿区土壤微生物活性发生了显著的变化,微生物生物量和可培养细菌数量显著降低,而土壤基础呼吸和代谢熵则明显升高,在取样深度方面,15 cm处土壤的微生物活性指标值基本都低于30 cm处。与对照相比,矿区土壤微生物群落结构多样性有所降低,其中放射性核素含量与Shannon指数、Simpson指数呈正相关关系,与AWCD值和McIntosh指数呈负相关关系;在深度上,上层土壤微生物的AWCD值、Shannon指数、Simpson指数均高于下层,随污染程度的增加,对碳源的选择性利用上也存在差异,在深度方向上则变化不一。该文研究结果可为尾矿区环境质量评价以及生态修复提供一定参考。     

地下水铀污染的原位微生物还原与固定:在美国能源部田纳西橡树岭放射物污染现场的试验

总结了美国斯坦福大学和橡树岭国家实验室等在美国能源部田纳西州橡树岭综合试验基地进行的铀污染原位微生物修复阶段性试验结果.本试验利用微生物以乙醇为电子供体还原地下水和沉积物中的六价铀为不溶解的四价铀,使之原位固定化.随后通过加入溶解氧和硝酸盐来试验微生物还原后的地下水层中还原固定态铀的稳定性.通过预处理和长期间隔注入乙醇...     

微生物与铀的相互作用及其应用前景

放射性核素铀可能会对周围环境造成长期污染,因此,放射性废物中铀的处理受到了普遍关注。近年来,越来越多的证据表明,放射性核素污染微生物处理法与无机材料处理法同等重要。微生物与铀的相互作用机制主要包括以下几个方面:生物吸附,细胞内的聚积、沉淀和氧化还原转换。目前正在开展的研究旨在阐明从放射性物质贮存相关的各种极端环境中分离获得的菌株与铀之间相互作用的关键过程。对这些能与铀相互作用的细菌有了基本的了解,将有助于放射性废物处理、修复技术的发展及其在环境放射性污染防治中的推广应用。     

含铀煤燃烧底灰中铀的形态分布及其影响因素研究

以云南临沧的含铀褐煤为研究对象,在实验室模拟燃烧试验,考察了不同温度、时间、原煤粒径和是否加入CaO 4种燃烧控制条件下煤的燃烧过程,并采用逐级提取法分析了燃煤底灰中铀的赋存形态,讨论了不同燃烧条件下燃煤底灰中不同赋存形态铀的含量及其相互转化关系。结果表明:燃煤底灰中铁锰氧化物结合态铀和残渣态铀的含量随燃烧温度的升高而增加,碳酸盐结合态铀的含量随燃烧温度的升高而减小;在600℃、不同条件下的原煤燃烧过程中,燃煤底灰中碳酸盐结合态铀和铁锰氧化物结合态铀的质量随燃烧时间的增加逐渐增加,有机物结合态铀和残渣态铀的质量随燃烧时间的增加逐渐减少;原煤粒径较小时,在燃烧过程中易形成飞灰而降低各种赋存形态铀在燃煤底灰中的含量;在原煤燃烧过程中,加入适量CaO会提高燃煤底灰中除离子交换态铀外的各种赋存形态铀的含量,使燃煤底灰中的铀富集。     

三种微生物对铀的吸附行为研究

开展了酵母菌(真菌)、枯草芽孢杆菌(细菌)、小球藻(藻类)对水体中铀(Ⅵ)的吸附性能及机理研究.结果表明:3种微生物对铀都具有较好的吸附效果.酵母菌,小球藻,枯草芽孢杆菌对铀的最佳吸附率分别为97.19%、97.13%、98.03%;且最大吸附量分别达到341.2、356.5、512.5mgU/g(DW).3种微生物对铀的吸附过程和机理有所不同,酵母菌和小球藻符合Langmuir模型,枯草芽孢杆菌更适合Freundlich模型,吸附至12h,酵母菌表面逐渐出现铀和磷的片状结晶及含铀沉积物堆积,小球藻和枯草芽孢杆菌与铀(50mgU/L)作用后细胞出现明显变形,菌体表面未出现铀的结晶物.     

水培和盆栽条件下碎米莎草对铀的耐受性及富集特征

碎米莎草(Cyperus iria L.)作为铀的超耐受植物,它的发现为探讨铀污染环境的植物修复和铀在植物体中的吸收和耐受机理提供了一种新的资源. 在Hoagland's营养液中加入铀标准溶液模拟铀污染水环境,以及直接在铀尾沙条件分析不同铀供应水平下碎米莎草对铀的耐受性能和富集特征. 结果表明:①碎米莎草对铀的富集特征依赖于生长介质中铀的供应水平和植物生长期等多重因素. 碎米莎草不同生长期各部位w(U)均高于生长介质中的铀供应水平,根系和地上部分w(U)最高可分别达(48 605±1 266)和(824±856)mg/kg. 根、茎和叶中w(U)基本随着铀供应水平的升高而增加,在开花期时较低,根系吸收的铀有1/10~1/5能转移至茎、叶、花籽部位,ρ(U)<250 mg/L的铀溶液对碎米莎草的生长无抑制作用. ②碎米莎草对铀尾沙具有很强的耐受性,但地上部分的富集系数在某些条件下可大于1;地上部分的w(U)在开花期相对较高,至成熟期时下降;在成熟期添加柠檬酸有助于碎米莎草根、茎和叶将铀转移至籽部位.      

铀尾矿库地下水污染风险评价方法研究

针对尾矿库中铀对地下水的污染风险,通过选取污染物废液产生量、污染毒性、污染物迁移性和场地运行时间4个污染源特征指标建立污染源荷载风险评价体系,并采用层次分析法确定权重,再结合地下水的固有脆弱性评价,用两者风险等级相叠加的方法划分出5种地下水污染风险等级。同时,以某铀尾矿区为例进行地下水污染风险评价,结果表明该地区地下水污染风险级别为中低风险等级。     

二维电场中微生物群落动态及混合有机物降解特征

以正十六烷、环十二烷和芘组成的混合有机污染物为研究对象,在二维对称电场修复平台上,采用电动-微生物联合修复(BIO-EK)的方式,通过分析微生物群落时空动态及混合有机物降解的时空特征,探讨了二维电场中电场强度、微生物群落和污染物降解特征之间的相关性.结果表明,BIO-EK处理过程中,土壤pH和温度在时间和空间上均没有发生明显的变化,微生物群落结构和数量均主要随处理时间而变化,未发生明显的空间上的变化;电场的施加可提高微生物数量,对污染物降解有积极影响,相对于单独的微生物(BIO)和单独的电动(EK)处理,BIO-EK对污染物处理效率最高;不同类型污染物去除率与电场强度均呈正相关.     

铀矿冶排水环境中吸附铀的一种新材料—硅胶

随着铀的大量工业应用,铀矿冶领域每年将产生数以万吨的含铀废水。本文拟用对排水环境中铀的一种新的吸附材料--硅胶来吸附模拟废水中铀的性能,这为进一步的理论研究提供了一定的基础。主要考察了p H值、温度、振荡吸附时间、铀初始浓度等对铀的去除率及吸附量的影响。硅胶处理剂具有良好的除铀效果,在所选择的条件下,去除率高。实验结果表明:吸附率随其粒径的减小而增大,而随其用量的增加而增大;正交实验结果表明:在p H为6、硅胶用量为0.5 g、铀初始浓度为25 mg/L、吸附时间为120 min、硅胶粒径为160目的条件下,铀的去除率最高。且p H值控制在6~9之间,达到国家环保要求。用硅胶除铀,方法简单,除铀率高,特别适合于酸溶浸铀后,地下低放射性含铀废水的处理。     

油田土壤微生物群落碳代谢与理化因子关系研究

基于对我国主要油田区的土壤理化性质等场地信息调查,应用Biolog和统计学方法分析理化因子与土壤微生物群落碳代谢特性的关系,揭示了不同区域油田土壤理化因子对微生物群落代谢的综合影响作用.结果表明:油田区土壤理化特性呈现地理性分布特性;总氮、总磷、速效磷、有效态铜、锌等环境因子与微生物群落的多样性正相关;可溶盐含量、pH值、总氮、总有机碳等对样点间微生物群落碳代谢的差异性贡献最大.对各油田碳代谢影响因子比较表明,不同区域的油田区土壤中影响微生物群落代谢特性的主要因子各不相同,同一理化因子在不同油田区对微生物群落碳代谢的影响程度不同.这种代谢特性与理化因子关系的区域性差异可能是土壤物化性质地理性分布以及微生物群落结构区域性差异共同作用的结果.     

铀污染土壤生物修复研究进展

生物修复是一种工艺简单、费用低廉、环境友好的修复方式,在铀土壤污染的修复治理中具有较好的应用前景。根据文献调研结果,介绍了铀污染土壤生物修复最新研究进展,包括铀污染土壤植物修复、微生物修复和植物-微生物共生体系修复,最后指出了今后铀污染土壤生物修复治理的研究重点。     

沼渣与硫酸亚铁共处置含铬土壤的协同机制研究

利用沼渣和硫酸亚铁对含铬土壤进行共处置,在初步优化处置工艺参数后对共处置的协同效应进行验证,并通过XPS分析和微生物群落分析揭示了协同效用机理.结果表明,沼渣和硫酸亚铁共处置含铬土壤可实现土壤Cr (VI)含量低至未检出(检出限0.2mg/kg),优于硫酸亚铁处置法.共处置还原速率高于沼渣单独处置.微生物群落结构分析表明共处置组别细菌群落丰度与多样性高于沼渣单独处置,共处置土壤铬还原菌的相对丰度明显提高.此外,共处置组别内铁还原菌和硫酸盐还原菌的相对丰度也显著提升.通过XPS分析,共处置后的土壤中存在Fe (Ⅱ)、亚硫酸盐和硫化物,结合微生物群落分析结果,证实了铁和硫催化微生物还原六价铬过程.本研究为低碳型高浓度Cr (VI)污染土壤的治理提供新的思路.     

污染源对建筑小区影响的数值模拟

采用二维RNG k-ε湍流模型,通过模拟不同位置污染源和建筑物不同规划位置,研究了单栋建筑物和双排多建筑物情况下,污染源对建筑物或建筑群的影响,得到了相应的污染物浓度分布.研究发现:污染物的迁移扩散是由建筑物周围的风速场及湍流扩散系数分布确定的,并且污染物在建筑群中的浓度分布与建筑群中各建筑物的分布位置密切相关.在考虑当地主要气象条件下,通过合理安排建筑群中各建筑物的位置,可以有效地减少建筑群内污染物高浓度的影响区域,避免污染物积聚死角.同时,优化污染源的位置也可以达到减少建筑群内污染物高浓度的影响区域.将污染源放置在高速风道上,其污染范围小,利于污染物迁离小区;反之,污染范围大,不利于污染物迁离.      

林可霉素菌渣堆肥微生物群落多样性分析

本试验以林可霉素菌渣-猪粪为原料、污泥-猪粪堆肥作对照,研究了林可霉素菌渣堆肥过程中残留林可霉素的降解情况,并基于Illumina Mi Seq高通量测序分析了林可霉素菌渣堆肥过程中微生物菌群的变化.结果表明:通过堆肥处理可以大幅度降解林可霉素菌渣中残留的林可霉素,经过33 d的堆肥处理后,林可霉素的残留量从最初的1 800 mg·kg-1降到483mg·kg-1,降解率高达73%.同时高通量测序结果表明,由于高含量的林可霉素残留,在堆肥初期和高温期林可霉素菌渣堆肥中细菌群落的分布丰度和多样性指数均低于污泥-猪粪堆肥,但真菌群落丰度和多样性均高于污泥-猪粪堆肥.林可霉素菌渣堆肥中细菌主要以Paucisalibacillus、Cerasibacillus、Bacillus、Virgibacillus、Ureibacillus、Paenibacillus、Sinibacillus属为主,而污泥-猪粪堆肥中主要以Truepera、Actinomadura、Pseudosphingobacterium、Pseudomonas、Luteimonas、Ureibacillus属为主,两者堆肥中微生物群落结构存在显著差异.随着堆肥进入腐熟期,林可霉素残留大幅度降解,抗生素对微生物的胁迫减小或解除,林可霉素菌渣-猪粪堆肥和污泥-猪粪堆肥相比,无论是细菌还是真菌,其微生物群落已逐渐趋同.表明堆肥处理可以大幅降解林可霉素残留,增加微生物多样性,有利于实现林可霉素菌渣无害化处理和资源化利用.     

交流电场与Fusarium sp.A-2耦合对博落回修复铀污染土壤的强化作用

通过盆栽试验研究了交流电场(AC)与Fusarium sp.A-2(A-2)真菌耦合对博落回(P)的生物量、富集铀(U)性能、酶活性以及根际土壤中有机酸含量、生物可利用态铀、根际微生物群落结构的影响.结果表明, 在铀(U)污染土壤中, 与AC+P+U、A-2+P+U和P+U相比, AC+A-2+P+U组博落回的鲜重、株高、总干重分别升高了10.67%~45.76%、26.87%~92.02%和61.99%~159.98%;总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)含量分别提高了41.24%~133%和15.35%~63.63%;根际土壤中草酸显著增加了13.03%~157.09%;与A-2+P+U和P+U组相比, AC+A-2+P+U组土壤中生物可利用态铀分别提高了12.5%和28.57%.在AC+A-2+P+U组, 植物根际土壤中存在大量的镰刀型菌(Fusarium)真菌属和酸杆菌属(Acidobacteria)等细菌菌属, 且镰刀型菌属(Fusarium)占比最高, 与AC+P+U、A-2+P+U、P+U和A-2+U组相比, Fusarium分别提高了16.67%、81.03%、299.23%和374.47%.AC和A-2耦合强化博落回修复铀污染土壤的可能机理包括AC提高了铀在土壤中的流动性, 增加了植物根部与铀的接触, 促进了铀的富集; AC刺激了博落回的生理活性, 增大了博落回的生物量, 提高了抗氧化酶活性, 使博落回对铀的耐受性增强; AC刺激了A-2真菌和酸杆菌属(Acidobacteria)的生长, 使其比例增大, 从而产生大量的有机酸, 与铀形成螯合物, 降低了铀对植物的胁迫作用, 提高了生物可利用态铀的占比, 促进了博落回对铀的富集.AC与A-2真菌耦合对P修复铀污染土壤有显著的强化作用, 是一种有潜在应用前景的强化方法.     

芘污染盐碱土壤微生物-电动修复效率影响因素

以芘污染盐碱土壤为供试土壤,采用高通量测序技术对微生物-电动联合修复（BIO-EK）芘的过程中微生物群落结构进行了监测,结合芘浓度和微环境变化特征,分析了BIO-EK修复过程中微生物群落结构与污染物浓度和土壤微环境变化之间的相关性.结果表明,91d后BIO-EK中芘浓度由288.03mg/kg降至73.40mg/kg,而微生物修复（BIO）和电动修复（EK）使芘浓度分别降至114.23,150.27mg/kg.芘的降解速率在前期较大,随着处理时间的延长则逐渐降低.同时,电场的施加使一些土壤环境因子（温度、湿度和pH值）和微生物群落结构发生了明显变化.典型对应分析（CCA）表明,对微生物群落结构影响最大的因素为土壤pH值,其次为芘浓度和土壤温度,而微生物群落结构变化又是导致芘不能持续高效降解的重要原因.因而,通过调节土壤微环境、构建高效降解菌群等方式对BIO-EK修复过程进行调控,有望达到持续高效降解污染物的目的.