农林废弃物生物炭钝化典型土壤重金属的机制研究进展

土壤重金属污染成为食品安全的重大隐患,农林废弃物生物炭来源广泛,成本低,已被广泛用于土壤重金属污染修复。本文综述了农林废弃物生物炭的制备方法及影响其性能的关键因素,并重点探讨了利用农林废弃物生物炭钝化土壤典型重金属的作用机制。发现木质、竹、秸秆、稻壳和动物粪便等材料被广泛用于生物炭制备,热解温度、热解停留时间以及原材料种类均会影响生物炭的性能,其中植物生物炭比表面积的增加、吸附性能和重金属固定性能的提高均高于牛粪生物炭,在300℃高温热解制得的生物炭含有更多的含氧官能团,而在500～700℃高温热解制得的生物炭含有更多的微孔和更大的表面积,高热解温度下适当的停留时间有助于生物炭结构的形成。此外,生物炭还可以影响土壤微生物的多样性和种类来提高吸附能力,通过络合沉淀固定汞(Hg)、镉(Cd)和铜(Cu),通过静电吸附、络合作用和阳离子交换来固定铬(Cr)、砷(As)、锌(Zn)和铅(Pb)。最后,为确保生物炭的安全生产和可持续利用提出了未来的研究方向。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

2012—2021年全球除草剂微生物降解的文献计量分析

利用Science Citation Index（科学引文索引）对2012—2021年间发表在除草剂微生物降解领域的文献进行检索。分别从除草剂微生物降解研究的国家、机构发文量、被引频次、高被引论文及研究方向等进行统计分析,从文献计量学的角度分析近10年来除草剂微生物降解研究的发展状况。结果表明,2012—2021年间共有除草剂微生物降解文献782,074篇,近10年来文献量逐年增多,主要研究方向是生态环境科学、生物化学和分子生物学、生态环境科学、材料科学、工程学等。中国和美国在该领域内影响力最大,中国近几年在该领域的研究动态也比较活跃,处于世界领先水平。由此可见,除草剂微生物降解研究是当前的热点。本文的文献整理加工为我国环境领域科研工作者提供一份比较详实、科学、精确的数据,为该领域工作的开展提供重要参考。     

不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N2O及CO2排放的影响

为明确不同量生物炭施用与蚯蚓互作对土壤N_2O和CO_2排放的影响,设置了仅有土壤(S)、接种蚯蚓(SE)、施用低剂量生物炭(SL)、接种蚯蚓并施用低剂量生物炭(SLE)、施用高剂量生物炭(SH)和接种蚯蚓并施用高剂量生物炭(SHE)6个处理,开展了50 d的室内培养试验。结果表明,施加生物炭显著降低蚯蚓生物量,与接种前相比,SE处理蚯蚓生物量下降18%,SLE处理蚯蚓生物量下降26%,而SHE处理蚯蚓生物量下降高达37%。培养结束后,接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)N_2O累积排放量分别为589.8、538.0和258.3μg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理N_2O累积排放量分别为57.1、34.5和23.4μg·kg~(-1))。添加生物炭显著降低接种蚯蚓处理N_2O排放量,且生物炭添加量越高,效果越明显。接种蚯蚓处理(SE、SLE和SHE)CO_2累积排放量分别为686.1、682.2和420.7 mg·kg~(-1),均显著高于未接种蚯蚓处理(S、SL和SH处理CO_2累积排放量分别为346.9、268.7和165.9 mg·kg~(-1))。添加生物炭降低了接种蚯蚓处理CO_2累积排放量,但仅高剂量生物炭添加处理(SHE)与无生物炭处理(SE)间存在显著差异。主体间效应检验结果显示,蚯蚓、生物炭均对土壤CO_2和N_2O累积排放量产生显著影响,蚯蚓和生物炭的交互作用仅对N_2O累积排放量产生显著影响。此外,在所有处理中,添加生物炭均增加土壤pH值,降低土壤无机氮含量。因此,高剂量生物炭施用可能通过提高土壤pH值、降低土壤无机氮含量和对蚯蚓活性的影响来抑制蚯蚓作用下的土壤N_2O和CO_2排放。     

微生物燃料电池(MFC)型生物毒性传感器用于重金属离子检测的研究进展

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)型生物毒性传感器以其低成本、实时快速、操作简单和能实现污染物在线自动检测等特点在环境监测方面有着广泛的应用前景.总结了近十年应用MFC型生物毒性传感器对重金属离子进行检测与预警的研究情况.从MFC型生物毒性传感器的原理出发,介绍了评价MFC型生物毒性传感器...     

二苯并噻吩降解菌筛选及16S rDNA序列分析

以DBT(dibenzothiophene,二苯并噻吩)为模型化合物,分离得到了一株能降解DBT的微生物HB2,应用HPLC对其脱硫特性进行了检测。应用PCR技术克隆到16SrDNA片段,核苷酸序列分析结果表明,该菌的16SrDNA全序列与假单胞菌存在98%的同源性,初步确定该菌在微生物系统发育学上的地位。     

生物表面活性剂产生菌犁头霉菌(Absidia orchidis)的筛选及发酵条件优化

采用植物油为唯一碳源,设计选择培养基,从饭店下水道污泥中筛选出生物表面活性剂产生菌.结果分离到12株菌,其中一株能使发酵液的表面张力值从68 mN·m-1降低到34.5 mN·m-1,具有开发潜力,被选出作进一步的研究.该菌株经鉴定为犁头霉菌(Absidia orchidis).通过正交试验对犁头霉菌的培养条件进行优化,其优化培养条件为:植物油3.6 g·L-1,KH2PO412.1 g·L-1,Na2HPO45 g·L-1,(NH4)2SO4 1 g·L-1,NaNO32 g·L-1,酵母浸膏0.1 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.15 g·L-1,NaCl 5 g·L-1,CaCl2 0.1 g·L-1,EDTA 1 g·L-1,KI 0.83μg·L-1,H3PO4 0.01μg·L-1,CoCl2·6H2O 0.048μg·L-1,MnSO4·H2O 0.312μg·L-1,Na2 MoO4·2H2O 0.048μg·L-1,ZnCl2 0.287μg·L-1,CuSO4·5H2O 0.125μg·L-1,初始pH值8,接种量6%.发酵70h时可获得生物表面活性剂的最大收获量,此时发酵液中生物表面活性剂的相对浓度达402倍.     

持久性有机污染物(POPs)生物修复研究进展

持久性有机污染物(POPs)具有高毒性和低可降解性的特征,通过先进的生物修复技术来治理POPs污染正受到公众普遍的关注.而提高生物可利用性则可以突破原位生物修复的瓶颈;宏基因组技术可以获得大量的降解基因资源;利用生物工程手段,可以大幅度提高降解菌的能力这3个方面是目前POPs生物修复领域的研究热点.     

鱼吸收富集LAS的分析研究进展

LAS对鱼等水生生物均产生有害影响,会破坏鱼鳃上皮组织、影响其相关功能(如通透性等)。LAS经由鱼鳃吸收、并通过血液输送到鱼体中各组织。LAS疏水性越大,其在鱼体中生物富集系数越大。水硬度等影响鱼吸收、富集LAS。鱼体中LAS生物转化过程减小了LAS生物富集。鱼体中LAS及其生物转化产物大多是经过固相萃取或基质固相分散萃取后,采用HPLC或HPLC/MS等方法进行分析。