Community structure and elevational diversity patterns of soil Acidobacteria

Acidobacteria is one of the most dominant and abundant phyla in soil,and was believed to have a wide range of metabolic and genetic functions. Relatively little is known about its community structure and elevational diversity patterns. We selected four elevation gradients from 1000 to 2800 m with typical vegetation types of the northern slope of Shennongjia Mountain in central China. The vegetation types were evergreen broadleaved forest,deciduous broadleaved forest,coniferous forest and sub-alpine shrubs. We analyzed the soil acidobacterial community composition,elevational patterns and the relationship between Acidobacteria subdivisions and soil enzyme activities by using the 16 S rRNA meta-sequencing technique and multivariate statistical analysis. The result found that 19 known subdivisions as well as an unclassified phylotype were presented in these forest sites,and Subdivision 6 has the highest number of detectable operational taxonomic units(OTUs). A significant single peak distribution pattern(P 0.05) between the OTU number and the elevation was observed. The Jaccard and Bray–Curtis index analysis showed that the soil Acidobacteria compositional similarity significantly decreased(P 0.01) with the increase in elevation distance. Mantel test analysis showed the most of the soil Acidobacteria subdivisions had the significant relationship(P 0.01) with different soil enzymes. Therefore,soil Acidobacteria may be involved in different ecosystem functions in global elemental cycles. Partial Mantel tests and CCA analysis showed that soil pH,soil temperature and plant diversity may be the key factors in shaping the soil Acidobacterial community structure.     

珠江三角洲地区大气和土壤中多氯联苯分布特征研究

为了考察珠江三角洲地区大气和土壤中多氯联苯(PCBs)残留现状,于2012年在珠江三角洲地区采集了空气和土壤样品,并利用GC-MS进行PCBs分析测定。结果表明,大气中Σ24PCBs的总浓度为240~2 258 pg/m3,平均为1 243 pg/m3,且PCBs主要存在于气相中,占24种PCBs总浓度的90%以上,单体分布主要以三氯~五氯联苯为主。自2001年以来珠江三角洲地区大气中PCBs浓度有小幅波动,说明部分地区有PCBs源释放的可能。土壤中24种PCBs的总浓度为ND~20.68 ng/g,平均为3.77 ng/g。三氯联苯是土壤中PCBs的主要同类物,平均占土壤中24种PCBs总浓度的45%,其次是四氯联苯,平均占19%。部分地点低氯代PCBs比例下降,高氯代比例升高。     

土壤剖面部分多环芳烃源识别参数的纵向变化及成因

通过对北京和天津地区18条土壤剖面样品中PAHs的分析检测及PAHs的土柱淋滤实验模拟研究,得出了部分反映PAHs污染源的分子标志物参数在土壤剖面(或淋滤土柱)上的纵向变化特征,分析了PAHs化合物的纵向迁移作用对这些参数的影响,讨论了部分用于识别土壤中PAHs污染源的分子标志物参数的有效性。结果表明:在土壤剖面0~50 cm范围内,An/Ph,MPI1,MP/P值均有随深度增加而逐渐降低的趋势,在深层(>50 cm)不同剖面之间这些参数值差别不大;Fl/Py随深度增大呈现一定的波动性,但总体波动范围较小,且在0~40 cm变化不大;C0/(C0+C1)P/A和C0/(C0+C1)F/P值变化较为复杂。土柱淋滤实验表明,在0~50 cm范围内,部分PAHs污染源识别参数(An/178、MPI1、MP/P、C0/(C0+C1)F/P和C0/(C0+C1)P/A等)随深度的变化趋势与自然土壤剖面中的变化趋势基本一致,在深层50~100 cm范围内,这些参数值的大小逐渐与原土中的接近。表明淋滤作用(迁移过程)对表层土及土壤剖面浅部(50 cm范围内)部分PAHs污染源参数值的大小有不同程度的影响,运用PAHs污染源识别参数时,这些参数的有效性应引起足够的注意;而剖面深部(>50 cm)PAHs参数值受表层污染物组成的影响较小,其大小主要反映原土中化合物组成及成因。不同剖面受淋滤作用影响的范围存在一定的差别,这主要取决于土壤中TOC的分布特征。     

汞污染农田土壤低温热解处理性能研究

选取贵州清镇地区汞污染农田土壤作为低温热解修复试验对象,研究处理温度、处理时间以及土壤含水率对低温热解法去除土壤汞效率的影响。同时采用连续浸提法对土样中7种形态的汞进行提取,分析热解升温过程中各形态汞的变化状况。结果表明:(1)处理温度越高,汞去除效率越大。当温度为350℃时,去除率达到90%以上。(2)处理时间越长,汞的去除率越高。处理持续时间为90min时,去除率达到90%。(3)土壤含水率越高,汞去除率越低。当风干时间10 d,土壤含水率13.8%时为处理土壤最佳条件。(4)7种形态的汞随温度升高均下降显著,当温度达到350℃时,处理后土样中水溶态和交换态已完全去除,其他形态的去除率也均达到90%以上,土样中最终以残渣态汞为主,环境风险小。     

V(Ⅴ)与V(Ⅳ)在不同土壤中的吸附-解吸行为研究

选择四川攀枝花地区广泛分布的3种土壤,研究五价钒[V(Ⅴ)]与四价钒[V(Ⅳ)]在土壤中的吸附-解吸行为。分别运用Langmuir模型和Freundlich模型对V在黄棕壤、紫色土和水稻土中的等温吸附线进行拟合,计算出这2种价态的V在各土壤中的最大吸附量,比较不同土壤对不同价态V的吸附能力,同时分别分析3种土壤吸附平衡液与解吸液pH的变化。结果表明:(1)2种价态的V在3种土壤中的等温吸附线与两模型均基本吻合;(2)3种土壤对2种价态的V的吸附能力大小顺序一致,依次为:黄棕壤>水稻土>紫色土;(3)3种土壤对V(Ⅳ)的最大吸附量基本一致,但紫色土与水稻土对V(Ⅴ)的最大吸附量高于黄棕壤;(4)V(Ⅳ)在3种土壤中的解吸率高于V(Ⅴ),最高可达48.93%;(5)V(Ⅴ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V浓度增加呈上升趋势,而V(Ⅳ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V(Ⅳ)浓度增加呈下降趋势,且3种土壤的吸附平衡液pH变化幅度较解吸液大。     

有机氯农药在农田土壤中的吸附解吸特征

选取3种不同深度的农田土壤作为吸附剂,采用批量实验方法,研究了有机氯农药p,p’-DDD和γ-HCH在等温条件下的吸附解吸行为。结果表明,p,p’-DDD和γ-HCH的吸附解吸曲线均可用Freundlich模型较好拟合,并且在表层土壤中表现为线性,而在深部土壤中表现为非线性,表明深部土壤的组成可能更加复杂和不均匀。3种土壤对p,p’-DDD的吸附容量参数Kf值与总有机碳(TOC)含量大小关系一致,而γ-HCH的吸附Kf值却与DOM含量显著正相关。p,p’-DDD和γ-HCH在所有样品中的解吸均有不同程度的滞后现象,其中p,p’-DDD的解吸主要受土壤中有机质含量的影响,TOC含量越低滞后性越不明显,而γ-HCH的解吸滞后性比较复杂。     

真菌LP-20对金属矿土壤镉锌的固定化作用研究

采用真菌分离纯化的方法从某重金属污染土壤中筛选分离出一株能够耐受并吸附二价镉、锌离子(Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ))的真菌菌株LP-20。考察不同修复时间以及土壤p H值对固定化效率的影响。固定化效率以反应前后的镉锌有效态含量(利用TCLP提取液提取法测定)变化衡量。根据ITS(Internal transcribed spacer)r RNA基因测序结果,菌株LP-20属于Trichoderma spirale。LP-20对于Cd(Ⅱ)的固定效果普遍优于Zn(Ⅱ),并且对Cd(Ⅱ)的固定时间(10 d)少于对Zn(Ⅱ)的固定时间(20 d)。LP-20对于Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的固定作用的最适宜p H范围为3~5。发现能够对土壤中镉锌离子具有良好固定化效果的真菌菌株对于发展土壤重金属污染的原位无毒无害化治理技术具有重要的实际意义。     

溴氰虫酰胺及其代谢物在土壤和葱中残留行为

论文建立了溴氰虫酰胺及其代谢产物J9Z38在土壤和葱中残留量的高效液相色谱三重四级杆串联质谱(LC-MS/MS)测定方法,其最小检出量分别为0.1×10-9g和0.5×10-9g;溴氰虫酰胺和J9Z38在葱和土壤样品中最低检出浓度均为0.01 mg/kg。在0.01~0.1mg/kg添加水平下,溴氰虫酰胺在土壤和葱中添加回收率分别为87.8%~99.3%和79.6%~100.3%,相对标准偏差分别为1.6%~4.6%和5.1%~7.2%;J9Z38在土壤和葱中添加回收率分别为76.0%~100.8%和77.8%~98.9%,相对标准偏差分别为5.6%~10.0%和4.2%~8.3%,均符合农药残留量分析的要求。同时,为了解100 g/L溴氰虫酰胺油悬剂在葱上施用后,溴氰虫酰胺在土壤和葱中的残留消解动态及最终残留状况,在北京和山东两地开展了大田试验研究。结果表明,溴氰虫酰胺在土壤和葱中的残留消解半衰期分别为1.3~2.6 d和2.4~4.3 d,属于易降解农药。100 g/L溴氰虫酰胺油悬剂按推荐剂量和1.5倍推荐剂量在葱中各施药3次和4次,距最后一次施药1 d时,溴氰虫酰胺在葱中最高残留量为0.13 mg/kg,表明100 g/L溴氰虫酰胺油悬剂在葱中使用后,溴氰虫酰胺在葱中的残留量较低。     

农田土壤酞酸酯的生物降解及真菌生长动态试验研究

室内模拟研究了农田土壤中酞酸酯(PAEs)含量、土壤基础呼吸量和真菌数量在PAEs降解过程中的变化。试验设对照(CK)、接种(JZ)和补种(BZ)3种处理,补接种的PAEs降解真菌(棒束梗霉属F3、芽枝状枝孢F4和爪哇正青霉F9)以每种2%的接种量加入土中,补种量与接种量相同,补种周期为20 d。结果表明,3种处理对土壤PAEs都有一定的降解作用,但接种和补种处理的土壤中4种复合PAEs总降解率分别比对照处理高出46.53%和51.54%。在试验周期内,补种处理的土壤麦角固醇含量维持在2.5~3.0μg/g,表明真菌数量稳定,而对照处理的土壤麦角固醇含量表现为先升高随后逐渐降低的趋势,60 d时下降到1.9μg/g;3种处理的土壤基础呼吸量也均呈下降趋势。因此,接种真菌可提高土壤PAEs的降解效率,而补种措施是保持土壤中真菌数量稳定的有效方法。     

黄石市典型农业土壤中重金属污染水平及评价

以黄石市阳新县某大型农场作为研究区,于2012年2月采集8个代表性表层(0~20 cm)土壤样品,采用火焰-原子吸收分光光度法分析了各重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Co)的总量及BCR连续提取法提取土壤中重金属的弱酸态、可还原态、可氧化态和残渣态含量。结果显示,Cu、Pb、Zn、Cd、Mn和Co总量的平均值分别为122.10、141.29、335.53、2.18、2 606.58和128.27 mg/kg,其中Cd超过了土壤环境三级标准限值,Mn具有最强的变异系数,受到外来污染因素的影响最大。通过地积累指数法和潜在生态危害法表明,6种重金属累积程度由高到低依次为CdCoCuPbZnMn,且Cd、Mn为主要生态风险因子。同时由形态分析可知,Cu、Pb、Cd、Zn、Mn和Co的化学形态分布均以残渣态为主,说明该农场土壤中重金属元素比较稳定,不易迁移转化,对生物的毒性较小。