土壤中两种手性有机氯农药的选择性降解研究

为了更深入的了解和阐释手性有机氯农药在土壤中的转化和环境归趋,采用实验室室内避光培养方法,研究了o,p＇-DDT及o,p＇-DDD 2种手性有机氯农药的外消旋体在水稻土厌氧培养体系和菜园土好氧培养体系中的选择性降解情况。为了更好的利用土壤中土著微生物的活性,我们选择了厌氧微生物比较丰富的水稻土和好氧微生物丰度比较高的菜园土来做培养实验。结果表明实验体系中o,p＇-DDT及o,p＇-DDD在水稻土和菜园土中的降解均没有明显的对映体选择性。这一结果与2种手性化合物不同对映体在自然环境中的含量普遍具有差异性有所不同,说明野外环境条件和室内模拟实验条件的差异会影响手性化合物的降解选择性。在2种体系中,o,p＇-DDT的降解速率均高于o,p＇-DDD的降解速率。这与以前的研究报道一致,DDD比DDT更难降解。通过2个体系的比较,发现DDT的降解速率在厌氧体系中高于好氧体系,而DDD的降解速率与之相反,好氧体系高于厌氧体系。这应该与DDT和DDD 2种化合物的化学结构及2种土壤中微生物群落的差异有关。对于厌氧体系中的2种水稻土,采自中山的水稻土中DDT的降解速率高于江门的水稻土,这应该与中山水稻土有机质含量高于江门的水稻土有关。有机质含量的高低直接反映了土壤中微生物的多少,进而会影响污染物的降解速率。研究发现本实验所用水稻土和菜园土总有机碳含量偏低可能是影响2种化合物的对映体无降解选择性的因素之一。此外,由于本研究采用缓冲溶液将pH 调控在中性,因此本文的土壤 pH 对降解选择性的影响仍有待进一步研究。本研究中好氧体系和厌氧体系对目标物的降解选择性无明显差异。     

喀斯特土壤微生物和活性有机碳对生态恢复的快速响应

喀斯特地区普遍面临生态退化的问题,退耕还林作为其重要的生态恢复措施之一而备受关注。土壤活性有机碳通常较总有机碳对环境变化和干扰更加敏感,此外土壤微生物对环境变化和干扰亦十分敏感。然而,关于喀斯特不同时间尺度退耕还林土壤活性有机碳和微生物的系统研究尚少见报导。为了揭示土壤活性有机碳和微生物对喀斯特生态恢复的快速指示作用,为喀斯特生态恢复评价和生态环境治理提供科学依据,以广西古周村典型喀斯特景观为代表,采用空间代替时间的方法,选取不同年限（2 a、4 a、8 a、12 a）退耕还林地和玉米耕地对照样地,研究了表层土壤微生物指标和活性有机碳指标随退耕还林的变化特征。研究结果显示,较耕地对照相比,退耕还林8 a后,土壤总有机碳（TOC）质量分数才发生显著变化,提升24%;而还林2 a后,土壤水溶性有机碳（WSOC）、颗粒有机碳（POC）和易氧化有机碳（KMnO4-C）的绝对含量便分别显著提高62%、36%和38%,相对含量分别显著提升60%、34%和36%,且随还林年限的延长呈升高趋势;退耕还林2 a后,土壤微生物生物量碳（MBC）、基础呼吸（BR）和微生物商（MBC︰TOC）分别显著增加56%、27%和54%,并随还林年限的延长呈逐渐升高趋势;土壤微生物代谢熵（qCO2）在退耕还林2 a后显著降低19%,之后随还林年限延长呈下降趋势。本研究表明,土壤活性有机碳及土壤微生物指标可以作为喀斯特生态恢复的早期指示者。     

Cu~(2+)胁迫下湿地微生物热代谢活性及Cu~(2+)的固定/转化率

应用微量热法结合常规分析方法,研究了桂林会仙湿地沼泽底泥和水稻田微生物在800~4 000μg·g-1Cu2+胁迫下的热代谢活性及Cu2+的固定/转化率。结果表明,在w(Cu2+)为800μg·g-1条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物对Cu2+的固定/转化率分别为44.93%和34.59%,但在w(Cu2+)为4 000μg·g-1时则分别是93.16%和85.13%;Cu2+对水稻田和沼泽底泥土壤微生物代谢活性的半抑制浓度分别为2 043和2 325μg·g-1;水稻田土壤微生物代谢活性低于沼泽底泥,在土壤及其微生物共同作用下Cu2+的固定/转化率随Cu2+浓度递增而升高;在相同条件下,水稻田和沼泽底泥土壤微生物的代谢速率在α=0.05或α=0.01水平上显著相关。湿地土壤用途改变后,土壤微生物在固定/转化Cu2+的作用上发生了明显变化。     

双齿许水蚤(Pseudodiaptomus dubia)对亚热带虾池Cu和Zn富集的研究

重金属污染是对虾养殖环境主要污染现象之一,查明重金属在环境中的迁移规律对养殖水质调控和对虾健康养殖具有重要意义。本文采用火焰原子吸收分光光度计测定在不同暴露时间下双齿许水蚤(Pseudodiaptomus dubia) 对Cu和Zn的富集量,研究了双齿许水蚤对Cu和Zn富集动力学,并探讨了温度和盐度对其富集的影响。结果表明：双齿许水蚤对Cu和Zn的富集过程均经历了快速、慢速和平衡3个阶段,实验24 h达到富集平衡;双齿许水蚤对Cu和Zn的富集动力学参数k_1(Cu)=0.077 < k_1(Zn)=0.272,BCF_(Cu)=0.344 < BCF_(Zn)=2.252,双齿许水蚤对Zn的富集速率和富集能力均大于Cu。温度对双齿许水蚤Cu和Zn富集的影响显著(p <0.05),最适温度范围为15~30 ℃;盐度对双齿许水蚤Zn富集的影响极显著(p <0.01),而对Cu富集的影响不显著(p >0.05),对Cu和Zn适宜的富集盐度范围为5~35。这些研究结果表明,双齿许水蚤对Cu和Zn均具有较强的富集能力。基于以上研究结果,在对虾养殖期间,应通过循环过滤设施去除受到重金属污染池塘中的浮游动物,从而减少幼虾对其摄食和量度体重金属的积累,降低食品安全隐患。     

土壤酶和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应及其影响因子研究

土壤酶和微生物量碳是反映土壤健康的重要微生物性质指标。土壤重金属污染能够对土壤微生物性质产生影响,然而土壤酶和微生物量碳对土壤重金属污染的响应受到土壤本身理化性质的影响。通过北京市建成区233个样点的数据监测和实验室模拟,研究了土壤脲酶活性和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应以及受土壤理化性质的影响。研究结果表明:在野外主要重金属污染的浓度范围内(Cd 0.003~0.98μg·g-1,Cu 13.4~207.9μg·g-1,Zn 29.4~322μg·g-1,Pb 4.02~174μg·g-1),土壤脲酶活性、微生物量碳(MBC)和有机碳(SOC)的含量与土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的浓度正相关,而微生物量碳占有机碳的比率(MBC/SOC)与重金属浓度负相关;脲酶活性、MBC/SOC与重金属浓度建立的相关关系只能解释总变异的5%~10%。实验室模拟试验表明,土壤酶活性受土壤重金属含量和土壤性质联合效应的影响;土壤有机质含量和pH是影响酶活性的主要土壤理化性质。引入土壤有机碳含量和pH两个参数,重新建立脲酶活性、MBC/SOC与土壤中重金属浓度的关系,建立的相关关系的决定系数变大,能够解释总变异的14%~17%。     

虫螨腈对斑马鱼的急性毒性及生物富集性研究

以斑马鱼(Brachydanio rerio)为试验生物,采用半静态法测定虫螨腈对斑马鱼的急性毒性和生物富集系数。试验结果表明,虫螨腈对斑马鱼96 h-LC50为0.015 mg·L-1,其95%的置信限为0.011 mg·L-1~0.12 mg·L-1,属于高毒。在两个处理浓度2.0×10-4mg·L-1和2.0×10-3mg·L-1下,连续暴露8 d,斑马鱼对虫螨腈的生物富集系数(BCF8d)分别为1 211.6和1 549.7,属于高富集性农药。     

毒死蜱对我国南方稻区水域中12种淡水鱼的毒性

毒死蜱作为稻田常用农药,普遍存在于稻区沟渠、池塘和河流中,从而对生活在其中的鱼类具有潜在风险。通过短期暴露试验,比较了毒死蜱在纯水、水-沉积物体系中对淡水鱼的毒性效应,进一步研究了毒死蜱在不同鱼体内的生物富集作用,以及对鱼脑Ach E活性的影响。试验结果表明:毒死蜱对12种淡水鱼均表现为高毒或剧毒,最敏感的是太阳鱼,但体系中沉积物的存在会通过吸附作用降低农药对鱼类的毒性;毒死蜱在鱼体内表现为中等或高富集性,其中斑马鱼的富集系数最大;毒死蜱对鱼脑Ach E酶活性有明显抑制作用,其中以虹鳟最敏感。研究结果为稻田常用农药对水生态环境中鱼类安全的风险性评价提供了科学依据。     

贵州万山汞矿地区耐汞野生植物研究

在贵州万山地区废弃汞矿堆和矿山附近,受长期高剂量汞暴露的影响经过的自然选择,该地区出现了一些能耐受汞毒性的生态型植物。对汞耐受及汞富集植物的筛选对于汞污染土壤的植物修复具有一定的现实意义。通过对万山梅子溪地区汞污染土壤及汞耐受植物采样调查发现,该区域采样土壤中汞的含量均在50 mg·kg-1以上,达到重度汞污染水平。对该地区野生植物的采样分析发现,蔷薇科植物悬钩子不仅数量较多,单株植物生物量较大,表现出很强的耐汞毒性的能力,而且植株内可以很大程度地富集汞,在其植株中汞的含量可达20 mg·kg-1左右,属于汞富集植物,另外发现野蒿对汞也具有较强的富集能力,其植株中汞的含量可达10 mg·kg-1以上。该类型植物的发现将为植物的汞耐受以及汞富集机理研究提供新的素材,为汞污染土壤的植物修复技术提供新的植物类型,也为进一步开发汞污染土壤处理技术提供了一种可能。     

山阴水砷中毒区地下水砷的富集因素分析

通过对山阴地区66个地下水样中常量元素、微量元素及有机物分析,研究了山阴高砷地下水的水化学特性并在此基础上,结合该地区含水层沉积物矿物分析,探讨了地下水中砷富集的影响因素.结果表明,山阴地下水平均pH为8.09,磷酸根含量为0.71mg/L,溶解性有机物含量为5.14 mg/L,以及地下水处于还原环境.高pH值、高磷酸根含量及还原环境不利于含水介质对以阴离子形式存在的砷的吸附,高溶解性有机物含量则增加了砷的活性这些因素促使了含水介质中砷的解吸和迁移.     

微生物对沉积物主要化学组分吸附重金属能力的影响

通过松花江水中微生物与铁、锰氧化物和腐殖酸形成的复合物质的比表面积及吸附Pb、Cd能力的分析,探讨微生物对沉积物中主要化学组分理化性质的影响及机理.结果表明:锰氧化物的比表面积大于铁氧化物和腐殖酸,与微生物结合后比表面积均不同程度增加. 固体物质的比表面积与吸附Pb和Cd的能力并不完全一致,与它们对重金属的吸附机制不同有关.复合物质的的吸附能力并不符合加和模型,微生物的存在掩盖了铁、锰氧化物和腐殖酸表面部分官能团,造成了复合物质的吸附量小于各组分的吸附量之和.