外源物质添加对东北黑土氨基酸矿化的影响

采用间歇淋洗好气培养法研究了东北黑土中氨基酸的矿化过程以及添加葡萄糖和葡萄糖与氮肥配施对其质量分数的影响。结果表明：土壤中氨基酸质量分数的变化受到外源物质添加的影响。与对照处理相比,葡萄糖以及葡萄糖与氮肥配施均能促进土壤氨基酸质量分数的积累,并且2种外源物质对氨基酸质量分数的影响相差不多。土壤不同种类的氨基酸具有不同的矿化特征,其中异亮氨酸的矿化速率最快,其次是赖氨酸、缬氨酸、组氨酸和亮氨酸,而精氨酸、甘氨酸和酪氨酸矿化速率较低。此外,土壤中每种氨基酸矿化对总氨基酸矿化的贡献与其在土壤中的质量分数有关,一般来说,氨基酸质量分数高则其矿化的贡献也大。     

产脲酶菌株Sporosarcina ureilytica ML-2诱导方解石沉淀矿化Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）研究

微生物诱导方解石沉淀（MICP）作为一种新兴的重金属生物治理技术已逐渐成为研究热点.基于脲酶作为MICP反应的核心驱动力,本研究筛选获得1株拥有致密胞外聚合物,且产脲酶活性和菌体Zeta电位强于产脲酶代表性菌株Sporosarcina pasteurii的MICP功能菌株Sporosarcina ureilytica ML-2.在生物矿化50 mg·L^-1 Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）离子实验中,Cd（II）较Pb（II）和Cr（VI）对菌株ML-2产脲酶代谢活性存在显著性抑制（p<0.01）,实验组仅24 h和48 h即可去除全部的Pb（II）和Cd（II）,而96 h时仅能去除约12.14%的Cr（VI）.生物沉淀SEM形貌显示不同类型重金属可通过影响生物矿化过程无机晶体成核生长方向,从而改变沉淀形貌;EDS表征证实菌株ML-2可通过诱导方解石沉淀有效固定Pb（II）和Cd（II）,而对Cr（VI）无法实现有效固定;FTIR表征则证实羧基、羟基、胺基和烷基等功能基团共同参与重金属的矿化固定.结合天然方解石吸附初始浓度为200 mg·L^-1的Pb（II）、Cd（II）和Cr（VI）离子实验及对应沉淀的XRD图谱,再一次证实Pb（II）以方解石钙位点替代形式被矿化成白铅矿（PbCO₃）,Cd（II）的目标矿化产物菱镉矿（CdCO₃）可能因质量分数过低等原因虽未被检出,但依然实现了高效固定,并再次确认MICP无法有效固定Cr（VI）.最后,MICP矿化固定Pb（II）和Cd（II）污染的过程模型被构建,将为后续的扩大应用提供理论指导.     

矿化垃圾层微生物群落结构及多样性分析

矿化垃圾层含有的丰富微生物群落在稳定渗滤液理化性质中发挥重要作用。为深入理解矿化垃圾中微生物群落对渗滤液有机物的降解作用,采用16S rRNA基因高通量测序技术和分析方法,研究了不同点位矿化垃圾微生物群落结构和多样性。结果表明:矿化垃圾含有丰富的微生物群落,各点位的丰富度相近,但多样性差别较大;各点位均含有(相对丰度>1.0%)厚壁菌门(Firmicutes)、广古菌门(Euryarchaeota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、热孢菌门(Thermotogae)和Atribacteria;厚壁菌门在K1、K2、K3和K4点位相对丰度最高,分别为39.10%、31.79%、47.09%和33.84%,为优势菌门;广古菌门在渗滤液有机负荷较高的K1、K2点位以及水力停留时间较长的K4点位相对丰度较高,而在中部K3点位的相对丰度较低。微生物群落结构和多样性与渗滤液负荷相关,在渗滤液负荷较高的矿化垃圾层,微生物群落多样性较高。     

宁南山区不同草地土壤原位矿化过程中氮素的变化特征

用顶盖埋管法对宁南山区天然草地、人工草地和自然恢复草地中有机氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和土壤氮素矿化速率在原位培养中的动态变化特征进行了研究.结果表明,微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量,总体上在培养60 d时(4~6月)基本保持不变,60~120 d(6~8月)明显降低,120 d(8月)后有所回升,各种氮素含量均在培养120 d(8月)时最低.有机氮含量在整个培养过程中基本保持不变.土壤氮净矿化速率、净硝化速率、净氨化速率均在60~120 d(6~8月)时最低.各种氮素占总氮的比例随培养时间的延长而变化:有机氮、亚硝态氮占总氮的比例相对稳定,微生物量氮、可溶性有机氮、硝态氮、铵态氮占总氮的比例在培养0~120 d(4~8月)时降低,培养120 d(8月)后升高.土壤有机碳、pH、容重与氮素含量极显著相关,各种氮素间极显著正相关.不同草地间,各种氮素含量均表现为天然草地>自然恢复草地>人工草地.     

宁南山区两种灌木林土壤矿化过程中PLFA指纹季节变化特征

研究土壤矿化过程中土壤微生物群落结构的变化特征,对深入理解土壤中物质转化和养分迁移机理、提高土壤质量具有重要意义.因此,本文以宁南山区典型的两种人工灌木林-柠条和山桃林地土壤为研究对象,采用PVC顶盖埋管法进行1年的原位矿化实验,每隔2个月采样测定土壤基本理化性质和磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)含量,探讨土壤在矿化过程中微生物群落结构的变化特征.结果显示:土壤矿化过程中,柠条林地土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮和土壤含水率显著高于山桃林地(p0.05);两种灌木林地有机碳含量在矿化240 d和360 d时较低,显著小于其他矿化时期(p0.05),硝态氮、铵态氮含量均在矿化240 d时最低,全氮和土壤pH随时间变化不显著.柠条林土壤各菌群PLFA含量高于山桃林土壤;两种土壤各菌群PLFA随矿化时间大体呈现出夏季春、秋季冬季的趋势,且差异显著(p0.05);土壤细菌与真菌、革兰氏阳性(GP)和阴性菌(GN)的PLFA比值差异显著(p0.05),柠条林土壤细菌与真菌PLFA比值随矿化时间呈现出夏、秋季春、冬季的趋势,而山桃林土壤细菌与真菌PLFA比值在冬季最低,两种土壤革兰氏阳性和阴性菌PLFA比值在春季最大.PLFA主成分分析表明,柠条和山桃林土壤微生物群落结构不同,并且土壤微生物群落结构随矿化时间逐步发生变异,微生物结构的变化主要由以16∶0、16∶1ω9c、16∶1ω9t、17∶0、10Me18∶0和cy19∶0所代表的细菌及以18∶2ω9,12c所代表的真菌的变化引起.土壤微生物PLFA与土壤有机碳、硝态氮和土壤含水率显著相关,与土壤pH值不相关,说明土壤微生物PLFA与土壤理化性质联系紧密.     

p-Cresol mineralization and bacterial population dynamics in a nitrifying sequential batch reactor

The ability of a nitrifying sludge to oxidize p-cresol was evaluated in a sequential batch reactor （SBR）. p-Cresol was first transformed to p-hydroxybenzaldehyde and p-hydroxybenzoate, which were later mineralized. The specific rates of p-cresol consumption increased throughout the cycles. The bacterial population dynamics were monitored by using denaturing gradient gel electrophoresis 0DGGE） and sequencing of DGGE fragments. The ability of the sludge to consume p-cresol and intermediates might be related to the presence of species such as Variouorax paradoxus and Thauera mechernichensis, p-Cresol （25 to 200 mg C/L） did not affect the nitrifying SBR performance （ammonium consumption efficiency and nitrate production yield were close to 100% and 1, respectively）. This may be related to the high stability observed in the nitrifying communities. It was shown that a nitrifying SBR may be a good alternative to eliminate simultaneously ammonium and p-cresol, maintaining stable the respiratory process as the bacterial community.     

全球森林土壤净矿化量的影响因子

森林生态系统在全球变暖格局下的地位和作用,尤其是土壤氮库对大气氮沉降增加的响应逐渐成为全球变化研究的热点。文章通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1984-2012年间全球森林生态系统土壤净矿化量的野外原位观测结果的分布特征,力求有效预估森林生态系统中氮素年净矿化量对大气氮素沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明:全球森林生态系统土壤净矿化量的平均值为39.33 kg/(hm2·a)(以N计)。作为一个复杂的生态过程,土壤净矿化量同样受到年均温、年降水量以及土壤属性的显著影响。其中年降水量大于800 mm区域的森林土壤净矿化量与年降水量呈显著正相关关系(R2=0.17,p<0.05)。另外,森林土壤净矿化量也随着氮沉降量的增加而显著增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化量的贡献率约为38%。土壤C/N(x1)和氮沉降量(x2)可以有效解释不同区域森林土壤净矿化通量(y)85%的变化。     

潜流人工湿地演变对废水中有机物、氮及磷去除的影响

众多研究表明,潜流人工湿地对污水的处理效果明显高于自由表面流型湿地,但实验研究表明潜流人工湿地因堵塞而逐渐演变为自由表面流人工湿地后,其对有机物(COD、TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果优于具有相同填料及植物的潜流人工湿地.通过实验室培养实验,以考察人工湿地演变对有机物的矿化、硝化/反硝化作用、氮及磷去除的影响.结果表明,与潜流人工湿地相比,演变后的自由表面流人工湿地对有机物的矿化率(以TOC表示)为1.82 mg·h-1,高于潜流湿地的1.49 mg·h-1;对NO3-去除率为96.8%,高于潜流湿地的58.1%;非生物脱硝去除率为40%,高于潜流湿地的28.2%;演变后对磷的吸附量(以P计)为160 mg·kg-1,高于潜流湿地的140 mg·kg-1,对磷的去除主要为填料吸附,有机物的覆盖有利于磷去除;但演变后的自由表面流人工湿地的硝化作用能力低于潜流湿地.因此,人工湿地演变对其效能有重要影响.     

黄土丘陵区刺槐林深层土壤有机碳矿化特征初探

土壤剖面100 cm以下的深层土壤有机碳储量在土壤碳储量中占有很大比例,研究深层土壤有机碳矿化特征以揭示其稳定性,可为深层土壤碳汇认证提供依据.本文以浅层土壤(0～100 cm)为对照,模拟深层土壤温度和水分条件(温度15℃、土壤含水量8%),研究了黄土丘陵区刺槐林深层土壤(100～400 cm)有机碳矿化特征.结果表明:①土壤有机碳总矿化量随着土壤深度增加呈下降趋势,亚深层(100～200 cm)、深层(200～400 cm)有机碳总矿化量分别占浅层(0～100 cm)土壤总矿化量的88.1%和67.8%;②亚深层、深层与浅层土壤有机碳矿化过程相似,分为3个阶段.快速分解阶段:亚深层、深层(0～10 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(0～17 d)的50%;缓慢分解阶段:亚深层、深层(11～45 d)的矿化量占总矿化量的比值约为浅层(18～45 d)的150%;相对稳定阶段:3个层次(46～62 d)矿化量占总矿化量的比值无明显差异.③浅层、亚深层、深层土壤有机碳矿化率差异不显著(P>0.05),有机碳稳定性基本一致.研究结果反映了深层土壤有机碳也参与土壤碳循环,在评估黄土丘陵区土壤固碳效应时应充分考虑深层土壤有机碳的变化.     

四环素在矿化垃圾上的吸附特性及动态过程

为明确垃圾渗滤液中四环素在矿化垃圾上的吸附规律,通过傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、孔径测试及N₂吸附解吸测试表征了矿化垃圾的结构特点和化学性质,探讨了矿化垃圾对四环素的静态吸附规律及初始浓度、pH和不同阳离子类型等环境因素对其吸附效率的影响,并进一步通过动态吸附实验模拟了实际动态条件下的吸附过程.结果表明,矿化垃圾表面含有大量的官能团及良好的孔隙结构;矿化垃圾对四环素具有良好的吸附效果,吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和拟二级动力学模型;初始浓度和pH升高会降低吸附效率,K⁺对吸附性能的抑制高于Ca²⁺离子;动态吸附实验表明矿化垃圾对四环素的承载量为3.9 mg·g^-1,动态吸附性能良好.