根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

根际微生物对土壤有机物修复现状和发展

由于耕种需要、污灌、垃圾渗滤液、环境事故等原因大量的有机污染物进入土壤。因为良好的环境效益、社会效益和经济效益,利用植物修复有机物污染土壤已经成为国内外研究的重点和热点。在分析植物和根际微生物作用关系及其对有机物污染修复作用机理基础上,进一步探讨了植物和根际微生物对有机污染物的修复原理、修复效果和修复途径以及植物和根际微生物选择机理。最后根据目前研究的热点和土壤污染的特点,全面阐述了土壤有机物污染利用根际微生物进行修复的发展前景和发展趋势。     

冬季野鸭湖湿地植物根际微生物群落结构分析

文章应用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究野鸭湖湿地扁秆藨草、芦苇和茭白根际土壤微生物的群落结构,同时分析了根际微生物与微生物量磷的相关关系。结果表明,扁秆藨草根际微生物量最高,达60 nmol/g,其次为茭白和芦苇。3种植物根际土壤中的优势菌是以16∶0、18∶0、i16∶0为代表的好氧菌;根际土壤中也出现以18∶2ω6,9、18∶1ω9c为代表的真菌。影响冬季扁秆藨草、茭白根际微生物量及群落结构的主要因素分别是枯落物和气温,而芦苇的特殊根系使其在冬季有较好的适应性。植物根际微生物含量与土壤微生物量磷相关性较好,其中细菌含量与微生物量磷呈显著正相关关系。因此,根际微生物受植物种类影响较大,建议寒冷地区人工湿地根据扁秆藨草、芦苇、茭白的不同特点交错种植,且植物进入衰亡期进行收割有利于污染物去除。     

低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域(0~15 ℃)下黄菖蒲(Iris pseudacorus)、菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha orientalis)3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH(荧光原位杂交)技术,考察植物根际AOB(氨氧化细菌)、AOA(氨氧化古菌)的数量变化规律. 结果表明:低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg/(kg·h),黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg/(kg·h). 湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为1010)远高于古菌(数量级为108),其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%. 3种湿地植物根际AOB的数量(以湿土计,下同)排序为香蒲(2.57×109 g-1)>黄菖蒲(1.23×109 g-1)≈菖蒲(1.14×109 g-1),AOA的数量(以湿土计)排序为黄菖蒲(2.78×108 g-1)>香蒲(2.57×108 g-1)>菖蒲(1.15×108 g-1). 微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.      

冬季湿地植物根际微生物群落结构多样性分析

文章研究了冬季北运河(通州段)沿岸人工湿地植物的根际土壤微生物群落结构。选择千屈菜、香蒲、鸢尾、芦苇等4种植物作为研究对象,采用磷脂脂肪酸生物标记法对其根际土壤微生物群落结构进行剖析。结果发现,4种湿地植物根际微生物PLFAs总量存在明显的差异,千屈菜的PLFAs总量最低,且多样性最小;相较于香蒲和鸢尾,芦苇根际土壤微生物的均匀度与多样性都较小。对根际土壤各类群微生物比例进行分析发现,不同植物根际土壤各类群微生物的含量呈现出显著性的差异,其中鸢尾根际土壤厌氧微生物比例最高,不利于冬季有机污染物的好氧分解。综合考虑各种因素,相较于千屈菜、鸢尾和芦苇而言,种植香蒲更有利于寒冷地区人工湿地的实际运行。主成分分析的结果表明,千屈菜和香蒲对根际土壤微生物群落结构的影响区分很明显,鸢尾和芦苇差异变化相近,差异不明显。文章从冬季不同湿地植物根际土壤微生物群落结构多样性角度对寒冷地区人工湿地中植物的选择提供了一定的依据。     

湿地植物芦苇和香蒲根际微生物特性研究

在人工湿地系统中 ,微生物是系统中有机污染物和氮分解去除的主要执行者 ,植物根系及其分泌物使人工湿地系统中的微生物数量显著增加。本文研究了湿地植物芦苇和香蒲根际微生物的数量、活性等特性 ,结果表明芦苇和香蒲具有明显的根际效应 ,根际微生物活性高于非根际的微生物活性 ,芦苇根际比香蒲更适合亚硝酸细菌的生长     

植物根际降解土壤多氯联苯机理研究进展

多氯联苯(PCBs)是一类危害巨大的持久性有机污染物,由于19世纪以来各国工业制造行业的广泛生产和使用,大量PCBs经各种途径进入土壤环境中。土壤PCBs污染问题逐步成为威胁当代人类生命安全和制约社会快速发展的首要问题之一。进入21世纪后,植物修复技术由于其绿色、经济等理念,逐渐成为土壤PCBs污染修复领域的研究热点。诸多研究也证实了植物修复对PCBs污染土壤的修复作用,但鲜有相关文献论述植物根系在植物修复PCBs污染领域的巨大意义及其作用机理。该文综述了土壤pH、温度、可利用碳源、氧化还原电位对PCBs降解的影响及根际土壤中微生物、酶、根系分泌物促进PCBs降解的机理,并讨论了PCBs浓度及种类、植物生物量、土壤有机物老化等方面在土壤PCBs根际降解过程中的作用,最后基于当前研究的不足提出未来研究中可能需要引起重视的几个方面,可为今后深入推广该领域的工程应用提供一定的参考。     

退役铀矿优势植物根际微生物群落特征分析

为了解退役铀矿优势植物的根际微生物群落组成、土壤理化性质、放射性及其伴生污染之间的关系,文章测定了退役铀矿区7种优势植物根际土壤的理化性质,采用高通量测序分析根际微生物群落组成,采用冗余分析探究微生物群落与环境因子之间的关系。结果表明,多数优势植物根际土壤中的砷、铅、镉、锌、铀的含量都高于当地背景值。根际土壤细菌群落组成前10的门为酸杆菌门、放线菌门、变形菌门、未知细菌门、泉古菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、疣微菌门、拟杆菌门、未知古菌门,相对丰度80.9%～89.0%;真菌组成前10的门是被孢霉门、子囊菌门、担子菌门、毛霉门、壶菌门、球霉门、罗兹菌门、芽枝霉门、油壶菌门、单毛壶菌门,相对丰度82.4%～96.5%;其中有大量与重金属抗性及植物促生有关的微生物类群,不同植物根际土中有特定微生物属的富集。RDA分析表明,影响微生物群落变化的主要驱动因素是铬、砷和铅。矿区优势植物的生长提高了土壤微生物的多样性,并与根际微生物形成了特有的共生体以适应污染。该研究表明,污染区优势植物及其招募的微生物组成的共生体在未来生物修复中具有应用潜力,为后期植物-微生物联合修复材料的筛选奠定了理论基础。     

重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展

由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质（如酶、pH、有机质等）显著不同于非根际土壤。根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。     

两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用研究

采用土壤盆栽试验,通过在博落回(Macleaya cordata)根际单独接种荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种(Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca)及同时接种这两种菌,研究了这两种植物根际促生菌对博落回抗干旱及富集铀性能的增强作用.结果表明:在干旱胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回的生物量分别增加了35.03%、21.01%和17.33%,相对含水量分别增加了26.90%、19.31%和29.48%,叶绿素总量分别增加了71.11%、48.47%、12.85%,脯氨酸含量分别降低了71.70%、64.91%和61.35%.在干旱和铀同时胁迫下,单独接种荧光假单胞菌、单独接种绿针假单胞菌橙色亚种及同时接种这两种菌后,博落回对铀的总富集量分别提高了109.52%、66.67%和42.86%.可见,两种植物根际促生菌对博落回抗干旱和富集铀性能的增强作用表现为:单独接种荧光假单胞菌单独接种绿针假单胞菌橙色亚种同时接种这两种菌.实验结果可为干旱地区铀污染土壤的植物修复提供参考.     

甘蓝和油菜对镉污染土壤的修复研究

通过土培盆栽试验研究了甘蓝和油菜对土壤中重金属镉的吸收及生物净化作用。以及添加螯合剂对油菜富集镉的影响。实验结果表明：甘蓝对于高浓度镉污染土壤的修复作用并不明显,油菜对于镉污染土壤的净化作用较显著,但添加螯合剂对于提高修复水平效果并不显著。因此油菜较适宜作为镉污染土壤的修复植物,但添加螯合剂对植物修复的作用要视情况而定,不可盲目添加。     

土壤重金属污染的植物修复评价及展望

介绍并评价了当前土壤重金属污染的植物修复技术，说明在土壤和水环境污染的治理上已经取得较好的应用效果，但实践中产生的问题和不足，仍需要进一步改进和完善。同时阐述了植物修复的首要任务和未来的研究方向。     

植物修复在水环境生态修复中的应用

介绍了平原河网水资源现状及问题成因,对植物修复在水环境生态修复中的应用作了详细的论述,分析了其存在的问题,展望了植物修复应用的发展方向。     

Phytoremediation of levonorgestrel in aquatic environment by hydrophytes

Adsorption and degradation of levonorgestrel （LNG） by two hydrophytes, Cyperus alternfolius （CA） and Eichhornia crassipes （EC）, were investigated under light-shielding conditions in the water column. Variations of LNG concentrations in water, plant root epidermis, root, stem and leaf of the plants were analyzed. The results indicated that the removal efficiency of LNG by hydrophytes over the period of 50 days was significantly greater than the blank control （p 〈 0.05）, with the removal rates of 79.80%± 3.10% and 78.86% ± 2.55% for CA and EC, respectively. Compared with bio-adsorption, bio-conversion of LNG was found to be the dominant elimination pathway, evidenced by relatively high conversion rates （77.31% ±2.68% for CA and 77.82% ± 2.95% for EC）, while the adsorption rates were lower （1.77% ± 0.90% for CA and 1.05% ± 0.40% for EC）. The bio-adsorption and conversion of LNG showed no significant differences between the two hydrophytes. Additionally, the mineralization on root epidermis played an important role in the reduction of LNG in water.     

重金属污染土壤螯合诱导植物修复研究进展

土壤重金属污染来源广泛、危害严重,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术是在化学修复、植物修复的基础上发展起来的,具有绿色环保、经济高效等优点,在重金属污染土壤修复领域具有很大的发展空间。本文在综合螯合诱导植物修复技术发展概况的基础上,系统介绍了螯合剂种类、螯合剂施入时间、施入方式、浓度与剂量、不同富集植物以及土壤理化性质等对重金属污染土壤修复效果的影响及国内外研究概况,综述了螯合诱导植物修复技术的作用机理及其环境风险研究进展。最后,提出了重金属污染土壤螯合诱导植物修复技术还有待深入研究的有关问题。     

转基因植物修复有机污染物的进展

生物修复技术主要利用某些植物特有的分解有毒有害物质的能力,去除环境中的污染物,从而达到净化环境的目的。利用转基因技术把微生物或真核生物中能有效降解有机污染物的基因导入植物中去,将会进一步提高生物修复的实际应用价值。本文主要综述了近年来转基因植物用于修复有机污染物的进展情况。     

Phytoremediation of engineered nanoparticles using aquatic plants: Mechanisms and practical feasibility

Certain plants have demonstrated the capability to take up and accumulate metals, thus offering the potential to remediate metal-contaminated water and sediment. Several aquatic species have further been identified which can take up metal and metal oxide engineered nanoparticles (ENPs). It is important to evaluate if aquatic plants exhibiting potential for metal phytoremediation can be applied to remediation of metallic ENPs. Understanding the interactions between ENPs and aquatic plants, and evaluating possible influences on metal uptake and phytoremediation processes is therefore essential. This review article will address the feasibility of green plants for treatment of ENP-affected aquatic ecosystems. Discussion will include common types of ENPs in current use; transformations of ENPs in aquatic systems; the importance of microorganisms in supporting plant growth; ENP entry into the plant; the influence of microorganisms in promoting plant uptake; and recent findings in phytoremediation of ENP-affected water, including applications to constructed wetlands.     

汞污染土壤治理修复技术研究进展

总结了国内外土壤Hg环境质量标准限值,比较了中国和美国对汞污染土壤处理技术规定;在此基础上对热脱附、固化/稳定化、化学萃取和植物修复等Hg污染土壤治理修复进行了综述,总结了各技术的特点、优势和局限,可为我国汞污染土壤治理修复技术研究和工程实践提供参考。     

河流治理与修复工程技术模式研究进展

我国"十三五"期间将开展大量河流修复的工程应用,但目前河流修复工程方案主要从治理技术的应用出发,对修复模式的考虑较少。文章综述了国内外关于河流水质改善的研究和工程报道,总结了在治理河流有机污染与营养盐污染中常用的在线和离线治理工程构建模式,为河流修复工程的设计和实施提供参考。