土壤中塑料与微生物的相互作用及其生态效应

聚焦于土壤环境中包括微塑料在内的塑料污染,综述了微生物与土壤塑料相互作用的最新研究成果.主要内容包括:(i)土壤塑料的来源、迁移及其在土壤中长期贮存的基本特征;(ii)土壤微生物对塑料的影响;(iii)塑料污染对土壤微生物群落及酶活性、土壤动物、农作物生产以及对全球陆地生态系统功能的影响.最后,本文展望了未来相关研究的...     

土壤环境中微塑料的污染现状及其影响研究进展

微塑料作为一种持久性污染物,对土壤生态系统具有严重影响,土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少,针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面:1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律,确定了土壤环境中微塑料的赋存状态;2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应;3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响,并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响;4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后,对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。     

聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响

地膜覆盖保墒已成为盐渍化土壤种植中重要的农艺措施,而盐渍化与微塑料双重胁迫对土壤微生物的影响越来越受到重视.为探究聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响,通过室内模拟盐渍化土壤环境中微塑料污染的方法,探究不同类型（氯盐类和硫酸盐类）和不同含量（弱、中、强）的盐渍化土壤赋存不同丰度聚乙烯（PE）微塑料（土样干重的1%和4%）条件下对土壤微生物群落的影响.结果表明,PE微塑料会降低盐渍化土壤微生物群落多样性和丰富度,且硫酸盐类盐渍土处理受到的影响更强烈.赋存PE微塑料后不同处理微生物组成基本一致,但其相对丰度会发生变化,硫酸盐类盐渍土处理中各菌群相对丰度的变化较氯盐类盐渍土处理更强;门水平上,变形菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈正相关,而拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈负相关;科水平上,黄杆菌科、食碱菌科、盐单胞菌科和鞘脂单胞菌科相对丰度随赋存PE微塑料丰度增大而增大.KEGG代谢通路预测显示,赋存PE微塑料会降低微生物新陈代谢和遗传信息等功能相对丰度,硫酸盐类盐渍土对新陈代谢功能的抑制作用强于氯盐类盐渍土,而对遗传信息功能的抑制效果弱于氯盐类盐渍土;新陈代谢功能二级通道中氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢等功能受到抑制,推测新陈代谢功能的降低可能是由于上述二级代谢通路相对丰度降低引起的.试验结果可为微塑料和盐渍化双重污染条件下对土壤环境的影响研究提供理论依据.     

土壤中微塑料污染的来源、迁移扩散及其生态效应

微塑料是一类环境新污染物,近年关于海洋、陆地、大气等环境介质中微塑料污染的报道层出不穷,其潜在的生态和健康影响引起了人们的广泛关注。土壤作为人类赖以生存的自然资源,同样面临微塑料污染的威胁。基于Web of Science核心合集数据库和信息可视化分析软件Citespace V,对土壤微塑料污染相关的研究进行了文献知识图谱分析,在此基础上,重点综述了土壤环境中微塑料的来源、迁移扩散及其对动植物影响等方面的研究,并对未来的研究方向提出了建议。结果表明：土壤中微塑料污染的来源包括直接排放的微塑料颗粒、土壤环境中形成的二次微塑料颗粒以及从水体等其他环境介质中迁移转运而来的微塑料;土壤中微塑料在水渗流携带、生物扰动等作用下可以向水平和垂直方向迁移扩散,增大其污染范围,进而影响土壤生态圈的安全;未来的土壤微塑料污染研究工作中,应针对纳米塑料问题、微塑料对土壤理化性质和生态效应的影响以及微塑料污染土壤的修复等方面给予更多的关注。     

微塑料圈:环境微塑料对微生物的载体作用

微塑料(Microplastics,MPs)表面能够为微生物提供稳定的环境,并起到一定的保护作用,对微生物具有一定的吸引力,MPs上微生物膜的形成是一种非常普遍的现象。生物膜中包含外来物种和病原体,因此MPs的媒介潜力引起了人们极大的关注。本文总结了关于微生物膜的最新研究,综述了微生物膜的形成、组成、检测方法、影响因素和MPs对微生物的载体作用等,并提出了未来微塑料及微生物群落的研究方向。     

微塑料对氮素循环相关土壤理化特性及功能微生物的影响

微塑料在土壤中的不断富集累积已对土壤氮素养分循环构成威胁.为探究聚乙烯微塑料对土壤氮素循环相关的主要理化特性、功能基因丰度和功能微生物群落结构的影响,本研究设置6个不同微塑料添加浓度（质量比）的土壤培养试验,分别为CK（未添加）、MP0.5(0.5%)、MP1(1%)、MP2(2%)、MP4(4%)和MP8(8%).结果表明：随微塑料添加浓度增加,土壤容重逐渐降低（4.62%～13.08%）,田间持水量呈先增加后降低趋势,其中MP2处理最高.土壤有机质、全碳、碳氮比、可溶性有机碳以及微生物生物量随微塑料添加逐渐升高.微塑料添加显著增加土壤微生物生物量氮（46.02%～120.70%）和硝态氮含量（42.56%～208.26%）,且MP8处理最高;降低可溶性有机氮（2.46%～15.39%）和铵态氮含量（17.36%～60.42%）,而全氮含量未发生显著变化;土壤净硝化和净氮矿化速率显著增加,但MP8处理呈明显抑制作用.微塑料添加显著增加土壤氮循环功能微生物群落多样性,改变了群落结构组成,其中固氮作用、硝化作用和反硝化作用相关微生物的相对丰度降低,同化性硝酸盐还原作用相关微生物的相对丰度...     

土壤中微塑料对陆生植物的毒性及其降解机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物,自2004年被英国科学家提出以来受到广泛关注.土壤作为微塑料的重要聚集地,随农田灌水和翻耕等农业操作的进行,微塑料污染范围和积累量不断扩大并对陆生植物产生多种毒性,且由于其粒径小、难降解和吸附能力强的特点给土壤微塑料污染治理带来了较大挑战.从微塑料的直接和间接毒性及其与其他污染物结合时产生的联合毒性这3个方面综述了微塑料对陆生植物的毒性,主要表现为微塑料存在对植物造成机械损伤、诱导植物产生氧化应激、细胞毒性和基因毒性,导致植物生长和植物组织代谢受阻等一系列问题.进一步,基于当前研究阐述了微塑料的物理、化学和微生物降解机制：微塑料的物理和化学降解主要通过改变微塑料的粒径大小和表面性质并产生中间产物;而更小粒径微塑料及其中间产物可以在物理、化学和微生物这3种因素同步影响下最终转化为水和二氧化碳,但该过程极其复杂和缓慢.最后,对微塑料的进一步研究方向进行展望,可为未来微塑料的陆地生态系统领域研究重点和污染控制提供资料借鉴.     

土壤微塑料污染现状、来源、环境命运及生态效应

微塑料作为一类新兴污染物广泛存在于全球环境中.目前,针对水生生态系统尤其是海洋环境的微塑料污染已得到广泛且深入的研究,但针对土壤微塑料污染近年才逐渐引起人们的关注.本文重点对土壤微塑料的污染现状、来源、环境命运及生态效应等方面的研究进展进行了综述.微塑料在不同土地利用类型的土壤中广泛存在,对土壤生态系统的健康及功能造成...     

电子废物拆解区微塑料与周围土壤环境之间的关系

微塑料污染无处不在,并受到了社会各界的关注.近年来,关于微塑料在水生态系统中的报道越来越多,而关于陆地生态环境,尤其在电子废物拆解区土壤微塑料污染的研究还十分匮乏.以广东省汕头地区贵屿镇废弃的以不同拆解方式所造成的电子废物拆解样地为研究对象,从生态毒理学和微生物学角度探讨了微塑料与其周围土壤环境之间的关系.通过SEM-...     

农田土壤微塑料污染现状与进展

微塑料是一种新的土壤污染物,对土壤环境与健康有严重影响,已成为国内外研究的热点.系统分析了农田土壤微塑料的污染现状与分布特点,总结了不同农业生产方式对土壤微塑料污染丰度的影响,及其在土壤中分布和迁移特征,阐述了不同微塑料的污染来源及其对土壤环境的危害,提出地膜覆盖将成为农田土壤微塑料污染的重要来源,且微塑料因粒径、浓度...     

密度分离法提取土壤中微塑料的优化

为探究一种简单、经济和可靠的微塑料分离提取手段,设立了11种(F1~F11)具有不同体积比的饱和NaCl和饱和NaI溶液的混合溶液,将混合液作为浮选液来提取土壤中的4种类型(聚乙烯,PE;聚苯乙烯,PS;聚氯乙烯,PVC;聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET)微塑料,同时对浮选过程进行了改进.结果表明:当单独使用NaCl溶液浮选时,微塑料的总提取率为55.83%,但随着NaI所占体积比的不断增加,微塑料的总提取率基本呈上升趋势,在NaCl:NaI=1:1时总提取率超过了90%,在只有NaI的条件下总提取率高达96.67%;在F1~F11的任意条件下,PE和PS表现为较高的提取率,均超过了86.67%;PVC和PET在单独使用NaCl溶液浮选时提取率极低,在NaCl:NaI=1:1条件下提取率分别为93.33%和90%,接近单独使用NaI溶液浮选时的提取率;F1~F11任意条件下,低密度微塑料PE和PS的提取率之和均高于高密度微塑料PVC和PET的提取率之和,但在F6~F11条件下提取率差值不大.根据提取结果并结合经济成本等多方面因素考虑,建议使用NaCl:NaI=1:1的混合溶液来分离土壤中的微塑料.     

密云水库中微塑料的污染特征及生态风险评估

城市供水水库的微塑料污染近年来受到广泛关注.密云水库作为北京市重要的饮用水水源地,有必要对其微塑料污染现状进行全面调查.本研究以密云水库的表层水、沉积物和鱼类为研究对象,调查了微塑料的丰度、分布和组成特征,揭示了微塑料的来源及生态风险.结果表明表层水,沉积物和鱼类肠道中微塑料的平均丰度分别为(6.83±1.87) n·L^-1,(408±141) n·kg^-1和(3.93±2.80) n·ind^-1.微塑料在表层水和沉积物中的空间分布归因于水流方向、人类活动和水坝阻挡.鱼类肠道中微塑料丰度分布差异与栖息地和摄食习惯不同有关,水体上层的滤食性鱼类微塑料污染最严重.在所有样本中,纤维状、≤0.5 mm及透明的微塑料占比较高,聚对苯二甲酸乙二醇酯(47.64%)/聚丙烯(20.03%)和聚乙烯(18.35%)为主要聚合物类型.对微塑料污染特征分析,指出密云水库微塑料的主要来源为人类日常生活、渔业活动和农业生产活动,途径为大气沉降和降雨径流.利用风险指数和污染负荷指数对表层水和沉积物的微塑料污染进行评估,结果显示整体风险较低.本研...     

Study on nitrile-degrading microorganisms

Two strains of bacteria were isolated from nitrile polluted soils, and identified as Corynebacterium boffmanii and Arthrobacter flavescens. Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile and acrylonitrile were degraded by these bacteria to yield corresponding amides, carboxylic acids and ammonia. The nitrile-degrading abilities of these strains were investigated. The removal rates for the nitrile were nearly 100%, after these bacteria were grown in medium containing 10000 ppm of aceto-, propio-, or butyronitrile at 28 ℃ for 24h. When the reaction mkture consisting of 5000 ppm of above mentioned nitriles or acrylonitrile and 20g (dry cell) /L resting cells of the two strains in 0.06mol/L phosphate buffer (pH7.5) was incubated separately at 25 ℃ with moderate shaking for 15 or 45 min, the nitrile could be degraded completely. The optimum growth conditions for C.hoffmanii and A.flavescens were studied as well.     

大理河流域微塑料空间分布及其来源

微塑料（直径<5 mm的塑料颗粒）作为一种新型环境污染物,对土壤及水生生态系统构成了严重威胁.本研究基于黄河中游大理河流域采集的21个沉积泥沙和12个农田土壤样品,分析了大理河流域不同介质中微塑料赋存特征和组成差异,揭示了不同介质中微塑料来源及 沉积泥沙中微塑料丰度的影响因素.结果表明,大理河流域沉积泥沙和农田土壤中都受到微塑料的严重污染,其丰度分别为440~1190个·kg^-1和1180~2930个·kg^-1,其中,小粒径微塑料（粒径<500 μm）为主要组成,分别占泥沙和土壤中微塑料颗粒总数的50.12%和72.5%.纤维是泥沙和土壤中微塑料最常见的形状,分别为66.95%和48.3%;薄膜和小球微塑料在农田土壤中较多,比沉积泥沙中高6.51%和13.83%.通过拉曼 光谱仪测试,沉积泥沙中微塑料聚合物组成主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）,农田土壤中主要微塑料聚合物组成为聚乙烯（PE）.农用地膜是农田土壤中主要微塑料来源,生活污水和固体废物是泥沙中微塑料的主要来源.此外,沉积泥沙中微塑料丰度的主要影响 因素为速效磷含量和径流流速.本研究结果可为深入了解黄河中游流域微塑料污染状况提供参考.     

不同土壤耕作方式下秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响

在耕翻、少耕和免耕条件下研究了早稻秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响,结果表明,①秸秆还田显著提高土壤有效磷和速效钾含量,对土壤碱解氮含量的提高体现在水稻生育后期;秸秆还田对土壤碱解氮和有效磷含量的提高效果在免耕条件下最好,而对速效钾含量的提高效果在少耕条件下最好;②不同耕作方式下宜实行不同秸秆还田量,就提高有效磷和速效钾含量而言,耕翻和少耕条件下宜实行全部秸秆还田,而免耕条件下宜实行2/3秸秆还田;③秸秆还田使土壤真菌和嫌气性细菌数量减少,放线菌和好气性细菌数量增加;耕翻使土壤真菌和嫌气性细菌数量减少,好气性细菌数量增加;④土壤耕作有利于晚稻生育前期与后期土壤微生物活度的提高,秸秆还田量对土壤微生物活度的影响在不同耕作方式下表现不同,耕翻条件下以2/3还田量处理的土壤微生物活度最高,而少免耕条件下1/3还田量处理最高.     

Degradation of pyrene by immobilized microorganisms in saline-alkaline soil

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is very difficult in saline-alkaline soil due to the inhibition of microbial growth under saline-alkaline stress. The microorganisms that can most effectively degrade PAHs were screened by introducing microorganisms immobilized on farm byproducts and assessing the validity of the immobilizing technique for PAHs degradation in pyrene-contaminated saline-alkaline soil. Among the microorganisms examined, it was found that Mycobacterium sp. B2 is the best, and can degrade 82.2% and 83.2% of pyrene for free and immobilized cells after 30 days of incubation. The immobilization technique could increase the degradation of pyrene significantly, especially for fungi. The degradation of pyrene by the immobilized microorganisms Mucor sp. F2, fungal consortium MF and co-cultures of MB+MF was increased by 161.7% (P < 0.05), 60.1% (P < 0.05) and 59.6% (P < 0.05) after 30 days, respectively, when compared with free F2, MF and MB+MF. Scanning electron micrographs of the immobilized microstructure proved the positive effects of the immobilized microbial technique on pyrene remediation in saline-alkaline soil, as the interspace of the carrier material structure was relatively large, providing enough space for cell growth. Co-cultures of different bacterial and fungal species showed different abilities to degrade PAHs. The present study suggests that Mycobacterium sp. B2 can be employed for in situ bioremediation of PAHs in saline-alkaline soil, and immobilization of fungi on farm byproducts and nutrients as carriers will enhance fungus PAH-degradation ability in saline-alkaline soil.     

水中微塑料来源、生态毒理效应及处理技术研究进展

微塑料作为目前被广泛关注的新污染物之一,近年来在世界各地水环境中被频繁检出。微塑料不仅具有体积小、难降解、持久性等特点,而且可作为有毒金属、微生物、农药等污染物的载体,进一步增强它们的危害潜力。全面了解微塑料的来源和处理途径是确定微塑料污染控制关键问题以及实现对其有效管理的先决条件。回顾了国内外水环境中微塑料污染研究进展,梳理分析了水环境中微塑料的分类及来源,详细阐述了微塑料分离提取、定性定量检测方法,系统总结了微塑料对典型水生生物的单一影响以及微塑料与相关污染物对水生生物的复合影响;结合现有水污染控制技术,归纳了水中微塑料去除方法的优缺点,包括吸附、过滤、混凝沉淀、光催化、电絮凝、生物降解、膜生物反应器以及活性污泥法等技术。相关研究可为水环境中微塑料的去除与污染控制提供参考。

     

PE微塑料对土壤水分入渗的影响及入渗模型适宜性评价

为探究微塑料对土壤水分入渗过程的影响,通过室内土柱模拟试验,设置5组微塑料添加处理(0,1,2,4,6g/kg),研究了不同微塑料含量对湿润锋运移和累积入渗量的影响,并进一步评价了主要入渗模型在微塑料污染土壤中的适用性.结果表明,湿润锋运移速率随着微塑料含量的增加呈现出先减小后增加的特征,当含量达到T2时(微塑料含量2...     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.