Nitrogen deposition alters soil chemical properties and bacterial communities in the Inner Mongolia grassland

Nitrogen deposition has dramatically altered biodiversity and ecosystem functioning on the earth; however, its effects on soil bacterial community and the underlying mechanisms of these effects have not been thoroughly examined. Changes in ecosystems caused by nitrogen deposition have traditionally been attributed to increased nitrogen content. In fact, nitrogen deposition not only leads to increased soil total N content, but also changes in the NH₄⁺-N content, NO₃^--N content and pH, as well as changes in the heterogeneity of the four indexes. The soil indexes for these four factors, their heterogeneity and even the plant community might be routes through which nitrogen deposition alters the bacterial community. Here, we describe a 6-year nitrogen addition experiment conducted in a typical steppe ecosystem to investigate the ecological mechanism by which nitrogen deposition alters bacterial abundance, diversity and composition. We found that various characteristics of the bacterial community were explained by different environmental factors. Nitrogen deposition decreased bacterial abundance that is positively related to soil pH value. In addition, nitrogen addition decreased bacterial diversity, which is negatively related to soil total N content and positively related to soil NO₃^--N heterogeneity. Finally, nitrogen addition altered bacterial composition that is significantly related to soil NH₄⁺-N content. Although nitrogen deposition significantly altered plant biomass, diversity and composition, these characteristics of plant community did not have a significant impact on processes of nitrogen deposition that led to alterations in bacterial abundance, diversity and composition. Therefore, more sensitive molecular technologies should be adopted to detect the subtle shifts of microbial community structure induced by the changes of plant community upon nitrogen deposition.     

贵州名优茶产区土壤-茶叶中重金属污染及迁移

选择贵州省云雾、都匀、湄潭3个典型名优茶产区,采集土壤和茶叶样品进行重金属检测分析。结果表明:贵州省茶园土壤主要重金属污染元素为Cd和Hg,3个茶产区中,湄潭茶产区土壤Cd的超标率最高,达到39.4%,都匀茶产区土壤Hg超标率最高,为24.2%。土壤Cd平均含量表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区,超标率表现为湄潭茶产区>都匀茶产区>云雾茶产区;土壤Hg含量和超标率均表现为都匀茶产区>湄潭茶产区>云雾茶产区。贵州省3个典型名优茶产区茶叶重金属含量均低于国家标准限量,茶叶中Cd、Hg、Cu、Pb含量随土壤中Cd、Hg、Cu、Pb含量增大而增大,不同重金属在茶叶中的富集系数为Cd>Hg>Cu>Pb>Cr>As。     

南昌市秋季大气PM2.5中金属元素富集特征及来源分析

采集2013年秋季南昌市6个不同区域的大气PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)质量浓度及其中18种金属元素(Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Ba、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg)的富集特征,并用多元统计分析法探讨了PM_(2.5)中上述元素主要来源.结果表明,南昌市秋季大气PM_(2.5)日均质量浓度满足《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值(≤75μg·m~(-3)).Mn、Ti、Al和V的富集因子小于1.0,表明这些元素基本没有富集;Fe、Cr、Co、K、Mg、Ba、Ca、Cu和As的富集因子范围为1.7~7.8,表明这些元素受到自然源和人为源的共同影响;Hg、Zn、Pb、Ni和Cd的富集因子范围为21.9~481.2,表明这些元素受到明显的人为污染.综合相关分析、主成分分析和聚类分析结果表明:PM_(2.5)中Mg、K、Al、Ca、Ti主要来源于土壤及建筑尘;As、Hg主要来自燃煤;Ba、Ni、Mn主要来自金属冶炼排放;V、Cu、Fe、Cd、Pb、Cr、Co主要来自交通源;Zn主要受金属冶炼和燃煤的影响.     

四环素类抗生素对不同蔬菜生长的影响及其富集转运特征

本研究探讨了四环素类抗生素(TCs)对两种蔬菜生长的影响及其在蔬菜体内的富集和转运特征,以期为四环素类抗生素的植物毒性和对人体健康的风险评价提供理论基础.采用土培试验研究了不同水平(0、50和150 mg·kg-1)的四环素类抗生素(四环素TC、土霉素OTC、金霉素CTC)对生菜和小白菜生长、抗生素含量及其富集转运特征的影响.结果表明,TCs总体上抑制了生菜的生长,地上部和地下部鲜重分别较CK降低了1.56%~26.84%和17.36%~51.04%,小白菜地上部和地下部鲜重反而较对照提高了3.7%~7.3%和3.1%~82.2%.TCs在一定程度上增加了生菜和小白菜的气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),抑制了生菜的净光合速率(Pn),Pn在TCs为150 mg·kg-1时较CK降低了32.43%~82.43%.TCs还抑制了生菜和小白菜的SOD活性,较CK降低了29.17%~223.12%,以OTC的抑制作用最强.生菜和小白菜的MDA含量在TCs为150mg·kg-1时达到最大值(生菜地上部除外).小白菜地上部和地下部TCs的含量均高于生菜,以CTC处理的小白菜和生菜TCs含量较高.种植生菜的土壤TCs残留量高于小白菜土壤,以OTC处理的土壤TCs残留量最高.小白菜对TCs的富集系数和转运系数分别是生菜的1.07~7.35倍和1.15~2.25倍.3种四环素类抗生素中以OTC和CTC的生态风险较大.     

生物操纵方法对水绵(Spirogyra)的调控效应

为探究安全高效调控水绵生长的方法,本研究利用养殖水桶开展了两次生物操纵实验,分别观测了鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)和鲢(Hypophthalmichthys molitrix)在没有营养加富条件下,以及鲫和日本沼虾(Macrobrachium nipponense)在营养加富条件下,对水体中浮游态和固着态水绵(Spirogyra)生长的抑制效果.结果表明,在没有营养加富的水体中,鲤和鲫对水绵不仅没有调控效应,反而会促进水绵的生长.建议在水绵生长旺盛的水体中,一定程度上移除水体中这些鱼类反而可以有效控制水绵的生长.在营养加富条件下,日本沼虾对水绵的控制效应明显.鲫对水绵发挥的作用与水体营养状态存在交互作用,日本沼虾对水绵的抑制效应是否受水体营养状态的影响值得进一步探究.     

硫磺和放线菌强化植物修复土壤镉污染

为了强化耐受重金属镉（Cd）的植物包心芥菜对土壤中Cd污染的富集及转运效率,以包心芥菜为研究对象,向土壤中添加0.3%的硫磺和接种不同数量的放线菌Act12（0.5,1.0,1.5,2.0g/kg）,通过盆栽实验,研究不同处理间根际土pH值的变化规律、包心芥菜地上和地下部分Cd的积累量、植物抗氧化酶系的变化以及根系活力.结果表明：添加0.3%硫磺和2.0g/kg放线菌Act12后,根际土pH值下降最大,相比对照下降了14.5%.而添加0.3%硫磺和1.5g/kg的放线菌Act12,包心芥菜地上部分Cd的含量最高,转运系数最大,相比对照,Cd含量提高了79%,并且植物地上部分的干重最大.添加放线菌Act12对植物的抗氧化系统有积极作用,CAT、POD、SOD含量均在0.3%硫磺和1.0g/kg放线菌Act12的添加组合下达到峰值,放线菌Act12还可提高植物的根系活力,降低丙二醛的含量.综上表明,添加硫磺和放线菌Act12均可强化包心芥菜吸收土壤中Cd的能力,其中0.3%硫磺和1.5g/kg放线菌Act12的添加组合强化效果最佳.     

水泥工业区内土壤剖面金属元素量特征及其指示意义

为了研究水泥工业区内污染土壤中金属元素含量变化特征,对安徽省凤阳县水泥工业区内一条土壤剖面中金属元素(Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量。结果显示,土壤剖面分2层,第一层(0～20 cm)为污染层,该层Al、Fe、Mg、Na、Ba、Mn、Cr元素主要来源于自然土壤,没有富集,Ca、K、Zn元素主要来源于水泥粉尘的输入,存在富集,其中0～2 cm土壤的富集因子最大,Ca和Zn含量最高,指示0～2 cm土壤被污染的程度最深。第二层(20 cm以下)为土壤母质层,该层各金属元素含量相对比较稳定。由于0～2 cm土壤中Ca、Zn元素还没有大量向下淋溶,导致第一层土壤中Ca、Zn含量随采样深度的增加而减少。土壤剖面中Ca和Zn的含量能指示水泥粉尘对工业区土壤环境的污染,土壤母质层的Ca、Zn含量可以作为参考的警戒值。     

湘西北黑色泥灰岩风化剖面重金属富集的地球化学机制

通过对湘西北地区黑色泥灰岩风化剖面（DM剖面）中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Th、U 8种重金属元素地球化学特征的研究,并与区域上发育于黑色页岩的2条风化剖面的对比分析,初步揭示了黑色泥灰岩风化剖面中重金属富集的地球化学机制。结果表明：（1）与黑色页岩相比,黑色泥灰岩风化成土过程中重金属元素普遍呈现出低背景、高富集的地球化学特征。（2）黑色泥灰岩风化剖面的形成,是在基岩中碳酸盐快速溶蚀的基础上（基岩的酸溶相含量为78.57%）,由酸不溶相进一步演化的结果。在此过程中,对于无明显外源输入的元素Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U,一方面,赋存在酸溶相的部分随碳酸盐的淋失而亏损甚至强烈亏损（其中Th相对惰性）;另一方面,残余在酸不溶相的部分因基岩中大量碳酸盐的淋失而显著富集,且随风化剖面的演化未显示出进一步的亏损。因此,这些元素在风化剖面中的富集是绝对（强烈）亏损和显著相对富集的综合结果。对于Cd,存在明显的外源输入,可能主要以水溶态形式带入并大量淀积在剖面下部。（3）在黑色泥灰岩风化剖面,有机质（OM）不是重金属元素的主要赋存介质,其对重金属元素地球化学行为的影响有限。（4）黑色泥灰岩发育的土壤中,Cu和Cd的平均含量分别为54.58 mg/kg和0.58 mg/kg,高于农用地土壤污染风险筛选值,特别是Cd,对土壤生态环境可能形成不利影响,应引起关注。     

华中地区冬季灰霾天气下PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价:以湖北黄冈为例

为探究华中地区灰霾天PM_2.5中重金属元素的污染特征及其潜在健康风险,于2018年1月13~24日对华中区域观测点——黄冈站点加密采集PM_2.5样品.采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对PM_2.5中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn和Pb进行分析,通过富集因子法对其污染特征进行探讨,并采用美国环保署推荐的暴露模型对其潜在风险进行评估.结果表明,观测期间PM_2.5中Zn质量浓度最高,致癌物质As、Cd质量浓度均高于我国环境空气质量标准（GB 3095-2012）的二级标准限值,70%的元素质量浓度在灰霾中期占比最大.富集因子分析显示,Cd、Sn、Co、Pb和Zn富集程度最高,特别是在灰霾中期,这些物质主要来源于交通和燃煤.人体健康风险评价结果显示,手口摄食是引起非致癌风险的主要途径,儿童的暴露量和非致癌风险均明显高于成人.Pb对儿童存在非致癌风险,PM_2.5中重金属对成人不具有非致癌风险且致癌重金属不具有致癌风险.     

微塑料诱导下污泥造粒潜能变化及微生物富集特征

微塑料(MPs)是污水处理厂中普遍检出的新兴污染物之一,目前研究主要集中于传统污水处理系统的污染水平及分布特征,但有关微塑料暴露对污泥颗粒化过程的研究鲜见报道.为探究微塑料对污泥颗粒化的诱导影响,选用环境中广泛检出的聚对苯二甲酸乙二醇酯微塑料(PET-MPs)作为研究对象,通过微塑料暴露试验研究PET-MPs对污泥造粒过程中系统潜能、胞外聚合物(EPS)组成和菌群富集特征的影响.结果表明,PET-MPs暴露显著加快污泥颗粒化进程,同时以蛋白质(PN)为主导的EPS含量上升会增强污泥表面疏水性,造粒速度和EPS分泌量与暴露粒径成正比,微塑料和EPS协同促进颗粒污泥的形成.然而微塑料持续暴露会导致系统除污性能恶化,250μm PET-MPs暴露下亚硝酸盐氮积累的负面影响最严重,浓度高达(5.08±0.24)mg·L^-1.高通量测序结果进一步表明,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)是促进颗粒污泥形成的主要优势门;红环菌科(Rhodocyclaceae)、鞘氨醇杆菌科(Sphingomonadaceae)、黄杆菌科(Flavob...