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.      

稻田与旱地土壤中真菌和细菌对秸秆碳的利用特征

微生物将植物残体矿化为CO₂和同化为微生物细胞组成部分是新鲜有机物料转化为土壤有机质的关键环节.以亚热带两种典型农业利用（稻田和旱地）土壤为对象,采用40 d室内模拟培养试验结合磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用(¹³C-PLFA-SIP)技术,研究¹³C标记秸秆的矿化特征以及参与秸秆降解的细菌和真菌类群变化规律.结果表明,培养前期（0.25～1 d）,秸秆碳在稻田土壤中的矿化速率高于旱地土壤,中期（2～20 d）以稻田土壤低于旱地土壤（P<0.05）,后期（21～40 d）两者矿化速率相当.培养结束时,秸秆碳在稻田土壤中的累积矿化率（11%）约为旱地（20%）的一半.尽管稻田土壤中总微生物量（PLFA总量）比旱地高,但两种土壤中秸秆碳被微生物同化为细胞组分的量(¹³C-PLFA)相当,且稻田中秸秆碳的富集比例(PLFA中¹³C占总碳量的百分比)低于旱地,说明稻田土壤中参与秸秆碳降解的活性微生物占比少.整个培养期内,稻田土壤中秸秆碳被微生物利用的优势类群为细菌(占^1...     

不同耕地利用方式下土壤微生物活性及群落结构特性分析: 基于PLFA和MicroRespTM方法

研究不同耕地利用方式对土壤微生物群落结构的影响,对维持土壤稳定和提高土壤质量具有重要意义.以湖南省桃源县长期定位试验为平台,采用磷脂脂肪酸(PLFA)和MicroRespTM方法,研究了稻田、水旱轮作地和旱地这3种不同耕地利用方式下土壤微生物数量、群落结构特征及活性.PLFA结果表明,细菌、真菌及总PLFA量均表现为稻田>水旱轮作地>旱地,细菌PLFA/真菌PLFA比值则表现为水旱轮作>旱地>稻田.革氏阳性菌(G+)PLFA/革氏阴性菌(G-)PLFA为稻田显著高于水旱轮作地和旱地,但水旱轮作与旱地土壤的差异不显著.PLFA主成分分析和特征磷脂脂肪酸的平均摩尔分数表明,稻田中真菌及G-的相对含量显著高于水旱轮作地和旱地,而水旱轮作地中G+的相对含量高于旱地和稻田,3种不同耕地利用方式下土壤微生物群落结构特征具有明显差异.土壤PLFA与土壤养分相关性分析表明,土壤微生物量与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、土壤微生物量碳(MBC)均达到极显著正相关.与阳离子交换量(CEC)无显著相关性.MicroRespTM结果表明,3种不同耕地利用方式下土壤微生物对碳源平均利用效率为稻田最高,其次是水旱轮作地,旱地最低.其结果也显示大部分碳源提高了微生物呼吸作用,但不同碳源的利用效率不相同.因此,耕地利用方式的不同明显导致了土壤微生物活性和群落结构的差异.     

基于GIS的沈阳沈抚灌区上游土壤质量现状评价

以沈阳沈抚灌区上游指定区域为研究对象,对停灌10多年来土壤中重金属镉和铬以及有机物石油烃进行了单因子指数法评价,同时运用Arcgis软件分析制定出了采样区域单项污染指数分布图,按照单项污染指数评价,结果表明:重金属总镉和总铬以清洁级为主,有机物石油烃以重污染为主。Arcgis插值分析得出空间分布图表明:重金属总镉含量不受灌渠分布影响。重金属总铬北部区域大于南部区域。灌渠对有机物石油烃含量影响明显,对于停灌10多年有机物石油烃修复效果,旱田作业要好于水田作业。     

污灌土壤中多环芳烃自净的微生物效应

本文研究了不同污灌区各个季节表土和底土中多环芳烃(PAH)含量和微生物生态变化。研究结果表明,PAH总量是表土高于底土,灌水期(7月)高于翻耕前和停灌后。经鉴定的9种PAH以苯并(a)芘、苯并(e)芘和1,2一苯丙蒽含量最低,联苯、萤蒽、芘、苊、菲、蒽较高。其迁移规律是随石油废水中油的输入而吸附于电厂粉煤灰和土壤表层,大量累积于灌渠渠首和附近田块中。污灌区的微生物生态特征是以细菌为主,真菌和放线菌较少。细菌的活性(活细胞数)是表土高于底土,灌水期7月高于4月和9月。细菌的优势种群为芽胞杆菌和假单胞杆菌等。PAH因土壤中的理化和生物因子的作用而消减,并未随灌溉的时间而变化。为了防止PAH累积于农田,在渠首设立吸附过滤沉降池。     

典型污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布特征

研究了有污水灌溉历史的沈抚灌区、浑浦灌区和清原对照点3个土壤剖面多环芳烃(PAHs)含量的分布特征.结果表明,在美国EPA优先控制的16种PAHs中,沈抚灌区土壤剖面中检测出10种,浑浦灌区检出12种,清原检出8种.PAHs总含量峰值随着土壤深度的增加呈下降趋势,但最高值均未出现在0～2 cm土层,而是分布在2～5和5～10 cm土层.各剖面单组分分布以4～5环PAHs为主,主要污染物是荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[k]荧蒽,低环PAHs含量峰值多集中在0～2 cm土层,中、高环PAHs大部分分布在5～10 cm土层.从单组分比值和母体多环芳烃比值可以看出,3个剖面的PAHs污染源来自于汽油、原油、煤的不完全燃烧,或通过污水灌溉,或以烟尘颗粒为载体通过大气干、湿沉降和风力输送进入到土壤环境中.      

Effect of copper on phospholipid fatty acid composition of microbial communities in two red soils

The phospholipid fatty acid （PLFA） composition was analyzed in two red soils experimentally contaminated with copper at different concentrations. The total amounts ofphospholipid fatty acids （PLFAs） in both red soils were significantly correlated with soil microbial biomass C and N, which decreased consistently with increasing levels of copper. The relative quantities of the PLFAs 17：0 （10 Me）, i16：0, il 5：0 and 16：1w5c, decreased with increasing heavy metal concentration, while those of cyl7：0, which is an indicator of gram-negative bacteria, increased. The Shannon index calculated from the PLFA data indicated that Cu addition in the red soils decreased the population diversity of soil microbial communities. Multivariate analysis of PLFA data demonstrated that high levels of Cu application had a significant impact on microbial community structure and there is a threshold metal concentration for PLFA composition. Comparatively higher toxic effect on microbial biomass and community structure were found in the red sandy soil than those in the red clayey soil. The differential effect of Cu addition on microbial communities in the two soils may be due to differences in soil texture and cation exchange capacity.     

长江中下游两种典型水稻土微生物对砷污染的响应

基于温室盆栽实验,利用磷脂脂肪酸分析(PLFA)方法研究了As污染、土壤类型和水稻品种对水稻抽穗期土壤微生物群落的影响.结果表明,水稻土土壤中微生物生物总量(总PLFAs)以及微生物组成均不同程度的受到了As污染、土壤类型及水稻品种的影响;As污染增加了土壤总PLFAs,黄泥田的土壤总PLFAs、真菌/细菌(F/B)、革兰氏阳性细菌/阴性细菌(G+/G-)、腐生真菌/丛枝菌根真菌(SF/AMF)显著高于红泥田;在黄泥田中,种植籼稻品种的土壤总PLFAs较杂交稻和粳稻品种平均减少30.0%,而在红泥田中平均增加24.8%.偏Mantel检验和冗余分析(RDA)表明土壤pH值、DOC、NH4+和As浓度是驱动水稻土微生物群落演变的主控因子,其中受As影响较大的特征PLFAs包括20:0、i17:1ω9c、18:1ω9c、cy17:0和18:3ω6c;ABT预测模型显示水稻品种和土壤类型对总PLFAs、F/B、G+/G-和SF/AMF指标的贡献相对较大,而As处理的影响较小.     

Archaeal community structure along a gradient of petroleum contamination in saline-alkali soil

The impact of petroleum on archaeal community in salinealkali soils was investigated, which will expand the knowledge of the archaeal population involved in the natural attenuation of hydrocarbons in extreme environments.     

有机无机缓释复合肥对不同土壤微生物群落结构的影响

缓控释肥料作为一类新型肥料已成为近年来的研究热点,但对土壤微生物群落多样性影响规律的研究甚少.研究采用磷脂脂肪酸法分析缓释复合肥(SRF)、化肥(CF)和普通复合肥(CCF)分别施入酸性土和微碱性土恒温培养10、30、60和90d后的微生物群落结构多样性.结果表明,缓释复合肥等肥料施入2种土壤恒温培养(10~90 d)后检测到多种细菌(13:0,i14:0,14:0,i15:0,a15:0,i16:0,16:12OH,16:1w5c,16:0,i17:0,a17:0,cy17:0,17:02OH,i18:0,18:0,cy19:0w8c),2种放线菌(10Me17:0和10Me18:0)和1种真菌(18:1w9c).SRF在酸性土壤培养前期(10 d和30 d)较CF显著增加真菌PLFA含量8.3%和6.8%,在培养后期(60 d和90 d)较CCF显著增加真菌PLFA含量22.7%和17.1%;SRF较CF和CCF显著增加微碱性土壤在整个恒温培养期(30 d除外)土壤细菌、真菌和革兰氏阳性菌PLFA含量.酸性土壤培养30 d和90 d时一般饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸PLFA值以SRF显著高于不施肥(CK)、CF和CCF,而在微碱性土壤上SRF仅在恒温培养60d时显著高于CK、CF和CCF;SRF较CCF显著降低酸性土壤(30~90 d)和微碱性土壤(10~60 d)异构PLFA/反异构PLFA值.从2种土壤PLFA种类、含量以及相对丰度等可知缓释复合肥较化肥和普通复合肥提高了土壤微生物PLFA种类和含量以及减弱对微生物生存环境的胁迫,缓释复合肥在2种土壤中尤其对酸性土的作用明显.通过研究缓释复合肥对土壤微生物群落结构多样性的影响,以期为农业生产上广泛施用缓释复合肥提供科学依据.     

沈阳沈抚灌区上游土壤石油烃污染残留调查及现状评价

以沈阳沈抚灌区上游指定区域为研究对象,监测分析了停灌十多年来土壤中石油烃污染残留状况;采用单项污染指数法和综合污染指数法评价了采样区域的土壤中石油烃污染现状,同时运用Arcgis软件分析绘制了采样区的单项污染指数分布图。结果表明:采样区域石油烃存在残留和污染现象,按照单项污染指数评价,60%的行政村土壤属于高污染级以上。按照综合污染指数评价,80%的行政村土壤属于重污染级。污染指数分布图显示,离主干灌渠的源头越近,污染越严重。对于土壤石油烃修复效果,旱田作业要好于水田作业。     

Dynamic changes in microbial activity and community structure during biodegradation of petroleum compounds： A laboratory experiment

With 110-d incubation experiment in laboratory,the responses of microbial quantity,soil enzymatic activity,and bacterial community structure to different amounts of diesel fuel amendments were studied to reveal whether certain biological and biochemical characteristics could serve as reliable indicators of petroleum hydrocarbon contamination in meadow-brown soil,and use these indicators to evaluate the actual ecological impacts of 50-year petroleum-refining wastewater irrigation on soil function in Sbenfu irrigation area.Results showed that amendments of≤1000 mg/kg diesel fuel stimulated the growth of aerobic beterotrophic bacteria,and increased the activity of soil dehydrogenase,hydrogenperoxidase,polypbenol oxidase and substrate-induced respiration.Soil bacterial diversity decreased slightly during the first 15 d of incubation and recovered to the control level on day 30.The significant decrease of the colony forming units of soil actinomyces and filamentous fungi can be taken as the sensitive biological indicators of petroleum contamination when soil was amended with≥5000 mg/kg diesel fuel.The sharp decrease in urease activity was recommended as the most sensitive biochemical indicator of heavy diesel fuel contamination.The shifts in community structure to a community documented by Sphingomonadaceae withinα-subgroup of Proteobacteria could be served as a sensitive and precise indicator of diesel fuel contamination.Based on the results described in this paper,the soil function in Shenfu irrigation area was disturbed to some extent.     

太湖流域稻田湿地对低污染水中氮磷的净化效果

对太湖流域稻田湿地设置3种布水设计——地表漫流式、串形沟灌渗滤式和弓形沟灌渗滤式, 研究连续进水方式下3种布水设计的稻田湿地对低污染水中氮、磷的净化效果及其产量效应. 结果表明:①在水稻拔节期和灌浆期,稻田湿地对低污染水中TN和TP的去除率分别可达77%~93%和87%~96%,稻田排水中ρ(TN)均在2 mg/L以下. ②3种布水设计对TN的去除率表现为漫流式>弓形沟灌渗滤式>串形沟灌渗滤式;对TP的去除率则以弓形沟灌渗滤式最高,串形沟灌渗滤式最差,但二者间差异不显著. ③弓形沟灌渗滤处理由于沟渠占田面积比例相对比较适宜,水稻籽粒产量最高(8 520 kg/hm2),比传统的漫流型稻田湿地增产5.2%;而串形沟灌渗滤处理因其沟渠占田面积比例(约14%)较大,水稻籽粒产量最低. 研究结果证实,利用太湖流域广泛存在的稻田湿地来净化周围的低污染水方法可行且效果较好.      

Tracing the behaviour of hexachlorobenzene in a paddy soil-rice system over a growth season

Hexachlorobenzene (HCB), a persistent organic pollutant (POP), has been found in paddy soils. To improve the understanding of HCB contamination in paddy soils, a laboratory simulative study was carried out to investigate the behavior of HCB in a paddy soil and rice plants. This study was divided into three experiments. First, an experiment aimed to examine the evaporation of HCB in paddy soil. In the second experiment, rice was planted in 10 mg/kg HCB contaminated soil and after pot culture at 3, 6, 9, and 27 weeks (at maturity), both soil and plant samplings were scheduled to be sampled. The soil samples comprised rhizosphere soil, nonrhizosphere soil, and unplanted contaminated soil, whereas plant samples included shoots, roots, and rice grains (dehusked). Lastly, in this part, HCB in xylem saps was designed to be examined. The results showed that (1) the HCB translocation from paddy soil to rice by vaporization; (2) the HCB concentration in rice grains was surprisingly high; (3) the observed HCB decrease in rice rhizosphere offers a potential means for in situ HCB degradation; (4) HCB might not be transported along transpiration in rice.     

污灌区农田土壤环境质量评价

分别利用主成分分析法和内梅罗污染指数法对取自鞍山的6种不同类型农田(弃耕地、旱田、菜田、大棚、污灌稻田和清灌稻田)的土壤环境质量进行评价.结果表明,农田种植和灌溉方式的不同会在区域农田土壤污染物含量和土壤环境质量上表现出较明显的差异性.6种类型农田中,弃耕地的土壤环境质量最好,以下依次是菜田、旱田、清灌稻田和大棚,污灌稻田的土壤环境质量最差.利用内梅罗污染指数法和主成分分析法对6种类型农田土壤的评价结果基本一致,除菜田和旱田的排序结果略有不同外,对其他4种类型农田土壤环境质量的评价结果完全一致.主成分分析法可以用于土壤环境质量评价和土壤污染物的定量化识别.      

石油污染盐碱化土壤修复技术的研究进展

油田周围普遍存在着土壤盐碱化和石油污染的双重问题,石油污染盐碱化土壤的修复是亟需解决的环境瓶颈问题。本文在分析石油污染盐碱化土壤特性的基础上,介绍了适用于盐碱地土壤修复的技术,包括微生物修复、植物-微生物联合修复以及物理/化学修复技术的研究进展,并对该领域今后的研究方向与重点进行了展望。     

基于高通量测序和代谢组学解析重金属污染对农田微生物群落组成和功能的影响

重金属污染会影响微生物组成和群落结构,其与微生物的相互关系一直是重金属污染生态学研究的热点.河南省新乡市是中国著名的电池生产城市,因电池生产废水污灌造成严重的土壤重金属污染.目前有关新乡市长期灌溉电池废水造成的重金属污染对微生物群落组成和代谢功能的影响鲜见报道.采集了新乡市某长期生产电池厂旁3个重金属污染位点,重金属含量测定表明Cd和Pb超过相关标准,分别超标34~66倍和1.5~2.32倍.采用高通量测序分析了细菌和真菌群落组成,结果表明细菌由芽孢杆菌属、节杆菌属、鞘氨醇单胞菌属和类诺卡氏菌属等优势属,真菌由油壶菌属、小不整球壳属、Gibellulopsis和被孢霉属等优势属组成,表明经过长期的重金属胁迫,新乡长期重金属污染土壤富含重金属抗性细菌和真菌.环境因子和微生物群落相关性分析表明,总量Cu、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响细菌群落组成,总量Cd、Ni、Pb、Zn、DTPA提取态Cu和水溶态Pb显著影响真菌群落组成.目前,关于重金属污染对微生物群落代谢影响的研究较少,采用非靶向代谢组学分析表明,不同位点间代谢产物具有差异.通路富集分析表明,这些差异代谢物涉及代谢过程、环境信息处理和翻译等遗传信息加工等,在微生物缓解重金属导致的胁迫和环境适应中可能起到作用.     

生物质炭对邻苯二甲酸二丁酯污染土壤微生物群落结构多样性的影响

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的不同类型土壤(有机质含量低的新垦红壤、有机质含量高的熟化红壤)中添加不同种类(稻草炭、毛竹炭)以及不同用量(0%、0.5%和2%)的生物质炭,温室种植上海青并在56 d后采集土样,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)考察了土壤类型、生物质炭种类以及用量对土壤微生物群落结构多样性的影响.结果表明:对细菌、真菌及微生物总PLFA这三者的含量而言,熟化红壤显著(p0.05)高于新垦红壤,熟化红壤中添加2%稻草炭使其显著(p0.05)增加,新垦红壤中添加毛竹炭使其显著(p0.05)降低.新垦红壤中添加2%稻草炭对革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比值的增加效果最显著(p0.05),添加2%毛竹炭对土壤微生物群落Shannon指数的降低效果最显著(p0.05).添加2%稻草炭对DBP污染土壤中微生物压力指数降低效果最显著(p0.05).生物质炭对熟化红壤中真菌/细菌、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌及微生物群落Shannon指数均无显著影响.PCA分析表明,土壤有机质含量以及生物质炭的种类和用量均会对土壤微生物群落结构产生一定影响,且生物质炭的影响与土壤有机质含量密切相关.     

湖南攸县典型煤矿和工厂区水稻田土壤镉污染特征及污染途径分析

为了解湖南攸县水稻田土壤镉污染特征及污染途径,选择煤矿区、煤矿工厂区和工厂区三类典型样地进行农田土壤、灌溉水渠底泥及典型含Cd工业产品和副产品如煤、煤矸石和水泥等介质中Cd含量的分析研究.结果表明:1三类样地农田和表层自然土壤以及灌溉渠底泥中的平均Cd含量都超过了土壤环境质量标准0.3 mg·kg-1,煤矿区和煤矿工厂区的煤矸石Cd含量以及工厂区的水泥Cd含量都与相应自然土壤中含量相似,工厂区Cd的大气沉降通量较高;2三类样地土壤Cd剖面垂直分布差异明显,煤矿区和煤矿工厂区0~40 cm剖面的农田土壤Cd较自然土壤高,煤矿区农田和自然土壤中的Cd垂直向下迁移的潜力较高;3煤矿工厂区和工厂区点源下风向农田表土Cd含量明显比上风向低;4攸县煤矿区和煤矿工厂区农田土壤Cd的灌溉水输入途径较为重要,而煤矿工厂区和工厂区农田土壤Cd的大气输入途径也较为明显.     

基于土壤重金属特征的绿色食品产地环境评价——以重庆(江津)现代农业园区为例

以重庆市江津区现代农业园区内4种农用地类型的653个表层土样为研究对象,测定土壤重金属元素含量.依据绿色食品产地环境相关标准,采用重金属污染指数法对标准中所涉及的Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb共6种重金属元素开展土壤环境质量评价和潜在生态风险评价,并结合用地类型确定绿色农产品生产的适宜性土壤分区.结果表明：除元素Cu、Cr和As外,其他元素的平均含量均高于重庆市土壤背景值;除元素As和Hg外,其他元素的平均含量均高于我国土壤背景值.土壤重金属元素Cu、Cr、Cd、Hg、As和Pb的平均浓度均达到《绿色食品产地环境质量》标准要求,但Cd污染已处于安全警戒线内,应高度警惕和严格监管园区内该元素的污染.水田、旱地和果园的土壤环境均以尚清洁为主,其他园地的土壤环境以轻度污染水平为主.部分水田存在一定程度的Pb污染（轻度）、Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,旱地存在一定程度的Hg污染（中度）和Cd污染（中度）,果园和其他园地的土壤存在一定程度的Cd的轻、中度污染.全区符合《绿色食品产地环境质量》标准要求的土壤面积为12.47km²,占农用地总面积的63.64%,旱地、果园、水田和其他园地中符合该标准的面积分别占各自总面积的84.83%、68.07%、56.51%和42.09%.4种用地类型的土壤环境生态风险水平均以低等为主,共占研究区总面积的74.70%.Cd和Hg在园区表层土壤重金属生态风险评估中占有较大的贡献率,应列为优先控制污染元素并对其生态效应开展进一步研究.