一株铅镉抗性菌株WS34的生物学特性及其对植物修复铅镉污染土壤的强化作用

从土壤样品中筛选出一株对碳酸铅、碳酸镉活化能力最强的铅镉抗性细菌WS34,并研究其生物学特性.经生理生化特征及16S rDNA序列分析,菌株WS34被鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia sp.WS34).菌株WS34对多种重金属和抗生素具有抗性,具有溶磷、分泌吲哚乙酸、产生铁载体和ACC脱氨酶的能力,并对温度、pH、盐浓度具有一定耐受性.利用盆栽试验研究了菌株WS34、EDTA及EDTA和WS34复合3种处理下对印度芥菜和油菜生长及富集铅镉能力的影响.结果表明,菌株WS34能促进供试植物生长,使印度芥菜和油菜的干重分别比对照增加21.4%～76.3%和18.0%～236%,铅镉积累量比对照增加9.0%～46.4%和13.9%～329%,且油菜中的增加量大于印度芥菜.EDTA能使印度芥菜和油菜的铅镉积累量比对照分别增加25.1%～475%和10.1%～84.5%.0.5mmol·kg-1EDTA 菌株WS34的复合处理下,植物的重金属吸收量与EDTA处理相当甚至高于EDTA处理.     

接种内生细菌对龙葵吸收积累镉的影响

通过在LB培养基中加入不同浓度的镉,从镉超富集植物龙葵植株内分离到3株很强的镉抗性内生菌株N1、N2、N4,最高耐受镉浓度达300 mg·L^-1.通过生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,初步确定N1为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）细菌,N2为肠杆菌属（Enterobacter sp.）细菌,N4为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）.将龙葵种植在含有一定镉（50 mg·kg^-1）的土壤中进行盆栽试验,以灌根的方式分别接种分离到的3株细菌及其混菌组合,并对其株高、生物量及镉吸收能力进行分析.结果显示,N4菌株处理的龙葵叶、茎、根部镉含量比不接菌对照分别增加32.94%、14.50%、23.44%,差异显著（p<0.05）;接种N1+N2+N4混菌的处理龙葵叶、茎和根干重分别比不接菌对照高出118.22%、109.83%和113.01%,植株地上和地下镉吸收总量分别增加109.53%和83.01%,差异显著.试验表明供试菌株能显著促进植株生长,强化龙葵吸收土壤中镉的能力.     

海陆交互带土壤及河流沉积物中镉含量及形态分布特征

镉污染对人类健康构成威胁,研究土壤中镉的空间分布可以用来评估对人类和环境构成的风险.通过分析海陆交互带不同埋深土壤中的重金属镉（Cd）含量及形态,揭示了土壤重金属镉的富集特征及变化规律.结果表明：1广州南沙区地表水中Cd质量浓度均低于0.0001 mg ·L^-1,河流沉积物的理化性质以上横沥水道为界呈现空间差异,重金属Cd主要沉积在上横沥以北,总Cd均值为2.71mg ·kg^-1,上横沥水道及以南河流沉积物总Cd为0.062~0.39mg ·kg^-1,对海洋环境危害小;②土壤剖面Cd含量随土壤埋深增加逐渐减小,埋深0~20、20~50、50~90、90~140和140~200cm等5层剖面Cd含量中值依次为0.51、0.50、0.45、0.42和0.33mg ·kg^-1,且离散程度随埋深增加逐渐减小,pH小于5的土壤中Cd在垂向上的迁移量及迁移深度显著增加;③土壤中残渣态Cd约占40%,随埋深变化趋势基本持平,弱酸提取态Cd占比中值与pH的变化一致,均随剖面埋深的增加而增大;可还原态Cd占比中值与铁、锰含量的变化一致,随剖面埋深的增加而减小.这些结果对城市周边农田土壤Cd污染的区域防治、污染土壤治理修复具有重要的指导意义.     

细菌絮凝剂与沸石对模拟重金属废水的吸附作用

以含Fe3+、Cd2+的模拟废水为例,利用细菌絮凝剂和沸石两种吸附剂,分析了两种吸附剂单独及联合使用对模拟重金属废水的处理效果。结果表明,在处理高浓度含Fe3+废水时细菌絮凝剂表现出较好的吸附效果,在处理高浓度含Cd2+废水时,沸石处理效果明显,两种吸附剂联合处理废水可弥补各自吸附特性的不足,细菌絮凝剂能促进天然沸石颗粒物沉降。     

DGT和传统化学法比较研究复合污染土壤中Cd的生物有效性

以小麦和玉米2种陆生植物为金属吸收材料,利用盆栽试验比较研究了新型DGT(diffusive gradients in thin films,薄膜扩散梯度技术)法与5种传统化学法评价土壤中Zn复合存在下Cd的生物有效性. 结果显示:①土壤中w(Cd)为4 mg/kg时明显抑制了2种植物的生长,与对照组相比,小麦的地上部和根系生物量分别降低了26.2%和23.4%,玉米的分别降低了23.5%和30.9%. ②Zn的添加能够减轻Cd对植物的毒害,并促进植物生长;Cd污染土壤中Zn的复合存在会抑制2种植物对Cd的吸收,并随w(Zn)的增加其抑制作用更加明显;DGT法、土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)和4种化学提取法(HAc、EDTA、CaCl₂和NaAc)测定的土壤中w(有效态Cd)均随w(Zn)的增加而明显降低. ③Pearson相关分析显示,2种植物体内w(Cd)与6种方法表征的土壤中w(有效态Cd)均呈显著正相关(R>0.900,P<0.01),但植物体内w(Cd)与DGT和土壤溶液法测定的土壤溶液中ρ(Cd)的R(>0.940)大于其他4种化学提取法. 可见,对于评价Cd-Zn复合污染土壤中Cd的生物有效性而言,DGT与土壤溶液法均优于传统的化学提取法.      

pH对穗花狐尾藻吸附重金属镉的影响

运用沉水植物修复水体中低浓度重金属污染,研究不同pH条件下,沉水植物——穗花狐尾藻鲜样对重金属镉的吸附特征. 结果表明,pH对吸附结果影响较大,且在适宜的范围内,等温吸附均可用线性Langmuir模型和拓展Langmuir模型来描述. 当初始pH为3.0～7.0时,Langmuir模型的相关系数(R2)均可达0.954 7(n21)以上,但当初始pH为2.0时,穗花狐尾藻对重金属镉的吸附不符合Langmuir模型.当初始pH为3.0～6.0,初始ρ(镉)(即C₀)为16～72 mg/L时,分别有38%的Langmuir模型计算值,75%的拓展Langmuir模型计算值与实测值偏差小于10%,这表明穗花狐尾藻吸附重金属镉时,拓展Langmuir模型比Langmuir模型有更好的拟合效果. 总体来说,穗花狐尾藻对镉的吸附,最适宜的初始pH为5.0.      

废弃物中水溶性有机质对土壤吸附Cd的影响及其机制

通过等温吸附试验研究了 5种来自不同固体废弃物的水溶性有机质 (DOM)对土壤中Cd吸附行为的影响 .研究结果表明 :DOM对土壤中Cd吸附行为的影响与土壤类型和DOM种类有关 ,其影响机理主要是DOM的酸碱缓冲作用和络合作用 .酸性土壤中 ,猪粪DOM对Cd吸附的促进作用最强 ,而脱水污泥、堆腐污泥、消化污泥、小麦秸杆DOM的促进作用较弱 ,且差异不大 ;中性土壤中 ,各种DOM均抑制Cd的吸附 ,抑制效果由大到小顺序为 :堆腐污泥DOM >消化污泥DOM≈小麦秸杆DOM >脱水污泥DOM >猪粪DOM ;碱性土壤中 ,5种DOM同样表现为对Cd吸附的抑制作用 ,抑制效果由大到小顺序为 :堆腐污泥DOM >消化污泥DOM >脱水污泥DOM≈猪粪DOM >小麦秸杆DOM     

外源脯氨酸对Cd胁迫下107杨光合与叶绿素荧光特性的影响

为揭示Cd胁迫下外源脯氨酸对107杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）光合与叶绿素荧光特性的影响,以一年生107杨苗木为试验材料,采用盆栽控水试验,研究了添加不同浓度（0、10和20 mmol/L）外源脯氨酸对Cd（0、100、200和300 mg/kg）胁迫下107杨叶片光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:①Cd作为独立因子可显著影响107杨叶片的光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数,外源脯氨酸作为独立因子对这些参数无显著影响,Cd与脯氨酸的交互作用对这3类参数均有显著影响.②随着w（Cd）的增加,107杨叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和水分利用效率（WUE）的变化趋势基本一致,均显著下降,而胞间CO₂浓度（C_i）呈显著上升趋势.与单独Cd处理组相比,在w（Cd）为200 mg/kg处理下,添加外源c（脯氨酸）为10 mmol/L时苗木叶片的P_n显著提高123.12%;WUE、PSⅡ原初反应最大量子效率（F_v/F_m）、实际光化学量子效率（φ_PSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和表观光合电子传递速率（ETR）分别显著提高43.73%、6.52%、27.99%、28.96%和63.26%;而非光化学淬灭系数（NPQ）显著降低19.97%.研究显示,w（Cd）低于200 mg/kg时,外源添加脯氨酸处理可增强107杨的PSⅡ光能转换效率和光强利用效率,防止过剩光能对光合机构的伤害,从而提高植株抗逆性与适应性,且以c（脯氨酸）为10 mmol/L时的处理效果较好.      

水泥窑协同处置过程低温段铅和镉的吸附/冷凝动力学研究

对铅、镉两种重金属的氯化物(Pb Cl2、Cd Cl2)开展了吸附/冷凝实验研究。利用管式回转炉和控温立式炉联用装置研究了铅、镉在水泥生料上的吸附冷凝特性。结果表明:在水泥窑共处置的低温段水泥生料对重金属铅、镉的吸附冷凝作用主要以冷凝为主。进入吸附冷凝炉的重金属可以分为三部分,第一部分冷凝在管壁上,该部分Pb含量占进炉总铅的60%左右,Cd占进炉总镉的60%;第二部分吸附/冷凝在生料上,该部分Pb含量占总铅比例低于30%,Cd为20%~30%;第三部分随烟气释放到空气中,该部分Pb比例低于20%,Cd占10%左右。水泥生料对Pb、Cd的吸附冷凝量随时间的增加而增加,随温度的升高而降低。水泥生料对Pb、Cd的吸附冷凝特性可用双常数速率方程拟合,拟合效果较好,得到Pb的活化能为5.013 k J/mol,Cd的活化能为5.07 k J/mol。     

叶面喷施硫对镉污染土壤中水稻累积镉的机制研究

Cd（镉）污染稻田已成为影响全球农田土壤环境安全的重要问题,叶面喷施技术可以提高水稻对Cd的抗性,减少其对Cd的累积,保证农产品质量安全、维护土壤生态功能、防范环境和人体健康风险.通过两年四季的湖南省长沙县田间试验,探索叶面喷施S（以Na₂S计）在中轻度Cd污染稻田中的降镉、增产效果及其可推广性,进而设计水培试验,探究相关机制.结果表明:田间试验中,叶面喷施S可以将水稻产量提高6%~30%,水稻籽粒w（Cd）降低28%~50%.叶面喷施S能够增加水稻叶片的捕光能力和电子传递速率,与对照组相比,净光合速率提高2%~25%、气孔导度提高7%~25%、胞间CO₂浓度提高2%~10%、蒸腾速率提高1%~11%;实际光化学效率提升3%~21%,也可在一定程度上减缓光合系统结构和功能受到的损伤,同时提高光合作用碳同化的效率,提高水稻产量.傅里叶变换红外光谱图显示,叶面喷施S通过增强有机大分子类物质（如有机酸、多肽类等）的生成,可能直接与Cd发生螯合,区隔在细胞壁或者液泡上,降低Cd的侵害.研究显示,叶面喷施S在Cd胁迫水稻中积极参与生化过程的特定光合作用和蛋白质合成的调节,减轻了水稻Cd胁迫,可以尝试在同类型重金属污染农田土壤中推广.