我国南方红壤矿山复垦土壤的微生物特征研究

通过对浙江哩铺铜矿废弃地复垦土壤的微生物特征研究表明 :与对照土壤相比 ,矿区复垦土壤微生物区系发生明显改变 ,微生物总数下降了 6 8.4 %～ 80 .3 2 %。微生物特征发生了显著的改变 ,微生物基础呼吸作用增强 ,但微生物生物量却显著降低 ,微生物生理生态参数 Cmic/Corg、q CO2 值明显升高。矿区土壤在重金属胁迫下 ,削弱了土壤中 C,N营养元素循环速率和能量流动     

生物炭对铜矿区污染土壤微生物活性及香根草富集铜、镉、铅的影响

矿区土壤易发生重金属污染,是土地资源利用和维护的一大难题。以铜矿区污染土壤为研究对象,按质量比添加0,1%,2%,4%,10% (w/w)的生物炭,进行香根草室内盆栽试验。研究添加生物炭对土壤pH和微生物活性、香根草富集与转运重金属的影响,探明重金属形态含量与生物炭、微生物活性的相关性,旨在为生物炭与香根草联合修复矿区重金属污染土壤提供理论参考。结果表明:生物炭的添加能提高土壤pH,显著提高土壤FDA水解酶、蔗糖酶和脲酶活性,显著促进土壤基础呼吸,但对土壤微生物量碳无显著影响;生物炭的添加使香根草生物量显著增大,降低土壤Cu和Pb的有效态占比,Cd的变化与此相反;添加生物炭促进香根草对Cd和Pb的富集,降低香根草对Cu的富集,减少Cu、Cd和Pb在香根草体内的转运,因此香根草可作为Cu、Cd和Pb的稳定化植物。土壤蔗糖酶活性与香根草叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态和残渣态Cu含量呈显著正相关,土壤基础呼吸与叶片Cu、Cd和Pb含量、有效态Cu、Pb含量呈显著负相关,而与有效态Cd含量呈显著正相关。总之,生物炭可减弱矿区土壤重金属对香根草生长的毒害作用,并促进香根草对重金属的富集,两者结合可改善铜矿区污染土壤的理化性质和微生物活性,有利于重金属污染土壤修复,改善土壤质量。     

塔里木沙漠公路防护林区土壤微生物的立地条件效应

通过分析来源于塔克拉玛干沙漠腹地防护林地的土壤样品,揭示了不同立地条件下防护林土壤微生物的差异及对土壤环境因子的响应规律,主要结论如下:(1)不同立地条件下土壤微生物活性差异极显著,呈现沙垄基部>沙垄中部>沙垄顶部>板结平沙地>流沙地的规律,而土壤深度间微生物数量表现为10～20cm>20～35cm>0～10cm,差异不明显。(2)三种微生物对环境因子的响应有所差异,细菌与土壤总孔隙度、含水量有显著正相关关系,与全K含量显著负相关;放线菌与全P、全K和全盐含量明显负相关,与全N正相关;真菌与全K、全盐含量负相关,与有机质含量和孔隙度大小正相关。(3)土壤不同深度范围内土壤因子对微生物活性的影响程度不同,0～10cm土层主要取决于有机质和N素含量;而土壤盐分状况和孔隙结构对10～20cm微生物较为重要;20～35cm土层中微生物需要满足一定养分供应和土壤结构。因此,土壤微生物对不同立地条件下土壤环境条件响应不同,微生物种群数量表现出一定差异,最终可能影响到微生物在土壤养分转化和促进土壤发育中的作用。     

铜矿尾矿库土壤—海洲香薷(Elsholtzia harchowensis)植物体系的微生物特征研究

对浙江哩铺铜矿尾矿库土壤—海洲香薷 (Elsholtziaharchowensis)植物体系的微生物特征进行了研究。结果表明 :海洲香薷植物中的元素含量表现为Cu >Zn >Pb >Cd ,Cu与土壤元素的相关性最为显著 ,其次为Zn。与对照土壤相比 ,矿区土壤的微生物基础呼吸作用增强 ,但微生物生物量却显著降低 ,微生物生理生态参数Cmic/Corg、qCO2 值明显升高。Biolog结果显示 ,矿区土壤微生物的群落结构发生改变 ,对能源碳的消耗量和速度显著升高 ,但利用效率却明显降低     

龙须草生长对重金属污染土壤的影响

为了探明龙须草种植对重金属污染土壤的影响,利用盆栽培养试验研究某矿业废弃地污染土壤对龙须草生长的影响,分析了龙须草生长90d,180d,270d和360d时土壤营养成分、重金属镉铅含量、微生物生物量和酶活性等的变化,以不种植龙须草为对照。结果表明,随着龙须草的生长,土壤镉铅总量和有效态含量均呈下降趋势,生长1a后土壤镉铅的有效态含量分别下降了28%和15%,但与对照相比无显著差异。土壤营养成分、微生物生物量和酶活性呈上升趋势,且与对照差异显著。与试验前相比,龙须草生长组有机质含量提高了1.5倍,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别上升了7.6%,3.1%,10.2%,11.4%和11.2%。土壤微生物生物量碳、氮、磷、土壤转化酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别增加了0.9倍,1.1倍,3.0倍,1.1倍,0.4倍,0.3倍和0.5倍。各指标相关性分析表明,土壤营养成分、微生物生物量和酶活性之间呈正相关,而与重金属含量呈负相关。说明龙须草对重金属污染土壤有一定的修复作用,具有较大的应用潜力。     

铅锌银尾矿区土壤微生物活性及其群落功能多样性研究

通过对浙江省天台铅锌银尾矿区土壤微生物活性指标以及微生物群落功能多样性研究 ,结果表明 ,尾矿污染区土壤几种重金属含量比非矿区土壤有明显的增加。尾矿区土壤微生物特征发生了显著的变化 ,微生物生物量和可培养细菌数量显著降低 ,但土壤基础呼吸和微生物代谢商 (qCO2 )值却明显升高。Bi olog测试结果显示 ,随着重金属污染程度的加剧其土壤微生物群落结构发生了相应变化 ,尾矿区土壤微生物群落代谢剖面 (AWCD)及群落丰富度、多样性指数均显著低于非矿区土壤 ,且供试土壤间均达极显著水平差异 (p <0 .0 1) ,表明尾矿区重金属污染引起了土壤微生物群落功能多样性的下降 ,减少了能利用有关碳源底物的微生物数量、降低了微生物对单一碳源底物的利用能力     

地质高背景土壤重金属赋存特征及微生物群落结构差异

以广西岩溶地区不同发育阶段和母质类型的地质高背景农田土壤(马岭、锣圩、苏圩、云表)为研究对象,比较重金属赋存状态、土壤理化性质以及微生物群落功能多样性差异,结合冗余分析(RDA)获得影响地质高背景土壤微生物群落结构的关键环境因子。结果表明:(1)发育阶段和母质类型显著影响土壤基本性质以及重金属浓度。发育阶段较早的马岭土壤有机质含量及重金属富集量更高。碳酸盐系石灰岩发育而来的马岭土壤镉(Cd)元素含量高于第四纪河流沉积物发育而来的其他土壤。(2)不同土壤微生物活性和群落结构差异显著。苏圩土壤微生物对碳源的利用能力及微生物多样性指数显著低于其他三个土样;云表、锣圩与马岭土壤利用胺类和氨基酸类碳源的微生物代谢活性较高,苏圩土壤利用糖类和多聚物类碳源的微生物代谢活性较高。(3)冗余分析(RDA)表明,土壤有机质、pH、全量砷(As)、Cd、铅(Pb)以及有效砷是引起土壤微生物碳源利用分异的主要环境因子。(4)相关性分析表明土壤微生物对胺类、氨基酸类、酚酸类的利用强度与土壤有机质、pH呈正相关,与As、有效铜、有效砷呈负相关。     

猪粪和稻草对铬污染黄泥土生物活性的影响

通过培养试验研究了猪粪和稻草对Cr污染黄泥土生物活性的影响。结果表明,Cr污染土壤的生物活性下降。施用有机肥料后,土壤有效态Cr含量降低,降幅约为30%,而微生物量C、N、P含量和脲酶、过氧化氢酶的活性增高,增幅为15%～273%。微生物量C、N与土壤有效态Cr之间有显著的负相关关系,可作为污染土壤的生物指标。     

加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价

为研究准东矿区土壤重金属来源及生态风险,分析了阜康市至准东矿区中间的3个缓冲区共27个土壤样方的As,Hg,Pb,Cr,Cu,Zn元素重金属含量状况,并利用因子分析、污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各缓冲区土壤重金属进行了污染来源及风险分析。结果表明:除Cr的总体平均值高于新疆土壤背景值外,其余重金属含量均低于背景值。基于土壤重金属空间分布图显示,除Cu,Hg含量高值分布于C区域土壤外,其余重金属高值均出现在准东矿区(A区域)附近土壤,3个区域各重金属所占比例基本一致,距离矿区越远,变异系数呈减少趋势;污染源分析可知,准东矿区89.3%的Hg来源于煤炭燃烧,40.1%的Pb来源于交通运输,19.65%的As来源于大气降尘,Cu和Cr的主要来源为煤尘,其贡献率分别为60.23%和81.57%,其中29.7%的Cu来源于土壤母质,75.1%的Zn来源于土壤母质;基于污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对不同缓冲区土壤污染风险进行了评价,得出土壤整体呈轻度-中度污染水平,距离矿区越远重金属污染状况越轻。As,Hg,Pb和Cr元素生态风险均呈现缓冲区区域A区域B区域C的趋势,距离矿区越远,生态风险越低。潜在生态风险指数与重金属单因子生态风险的大小顺序一致。     

尾矿库尾砂及周边农田土壤重金属形态分布及其生物有效性

采用BCR（community bureau of reference）连续提取法对大宝山矿山槽对坑尾矿库尾砂和周边农田土壤重金属Cd、Pb、Cu和Zn的形态分布及其生物有效性进行了分析。结果表明,尾砂中Cd、Pb、Cu和Zn残渣态占绝对优势,占其总量的百分数均在85%以上。农田土壤中Cd、Cu和Zn都以残渣态为主,分别占其总量的60%、60%和90%以上,Pb以残渣态和可还原态为主,占其总量的93.44%。农田土壤重金属有效性较尾砂大,尾砂和农田土壤重金属生物有效性均以Pb为最高。     

先锋植物对铅锌尾矿库重金属污染的修复作用

通过野外调查发现湖南湘西花坦铅锌尾矿库定居成功五节芒、辣蓼和截叶铁扫帚3种先锋植物.研究先锋植物对其根际土壤理化性质的改良,先锋植物对重金属Pb、Zn、Cd的吸收积累及其生长对根际土壤重金属化学形态的影响.结果表明,先锋植物的定居提高了其根际土壤有机质、全氮含量和土壤含水率,而pH值均有所降低;3种先锋植物均表现为对Zn具有较强的富集能力,而对Pb、Cd的富集能力很差;先锋植物的生长通过促进残留态Pb、Zn、Cd向弱结合态转化,改变了Pb、Zn、Cd的形态分布,影响土壤中Pb、Zn、Cd的生物有效性.先锋植物五节芒、辣蓼和截叶铁扫帚的自然定居,有利于铅锌尾矿库重金属污染的修复.     

广东大宝山矿区土壤重金属污染

Soil contamination in the vicinity of the Dabaoshan Mine, Guangdong Province, China, was studied through determi- nation of total concentrations and chemical speciation of the toxic metals, Cu, Zn, Cd, and Pb, using inductively coupled plasma mass spectrometry. The results showed that over the past decades, the environmental pollution was caused by a combination of Cu, Zn, Cd, and Pb, with tailings and acid mine drainage being the main pollution sources affecting soils. Significantly higher levels （P ≤ 0.05） of Cu, Zn, Cd, and Pb were found in the tailings as compared with paddy, garden, and control soils, with averages of 1486, 2516, 6.42, and 429 mg kg^-1, respectively. These metals were continuously dispersed downstream from the tallings and waste waters, and therefore their concentrations in the paddy soils were as high as 567, 1 140, 2.48, and 191 mg kg^-1, respectively, being significantly higher （P ≤ 0.05） as compared with those in the garden soils. The results of sequential extraction of the above metals from all the soil types showed that the residual fraction was the dominant form. However, the amounts of metals that were bound to Fe-Mn oxides and organic matter were relatively higher than those bound to carbonates or those that existed in exchangeable forms. As metals could be transformed from an inert state to an active state, the potential environmental risk due to these metals would increase with time.     

山东省露地蔬菜产地土壤重金属含量的环境质量分析与评价

对山东省露地蔬菜产地的土壤进行了重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni含量的抽样调查分析,并采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法对重金属的环境质量状况进行了评价。结果表明,莱阳露地蔬菜产地、金乡大蒜、章丘大葱产地土壤各重金属的平均含量均低于＂食用农产品产地环境质量评价标准＂（HJ332—2006）规定的限值,三地土壤重金属的单项质量指数均≤0.7,综合质量指数分别为0.56、0.50和0.43,土壤环境质量均为1级,属于清洁水平,适宜发展无公害蔬菜。同时发现,部分地区有重金属含量超标现象,莱阳Cu的样本超标率为13.64%,金乡Cd、Cu和Hg的样本超标率分别为5.41%、5.41%和2.70%,章丘Ni的超标率为4.76%。重金属含量之间多呈正相关关系,其中Cd与Zn,Cu与Zn,Pb与Cr之间的相关性达到极显著水平（P〈0.01）,As与Ni,Ni与Zn,Zn与Pb,Pb与Cu,Cu与Cr之间的相关性达到显著水平（P〈0.05）。大部分监测点的重金属含量均高于山东农业土壤自然背景值,表明在监测点土壤中产生了重金属累积。对山东省其他露地蔬菜产区土壤的随机调查,没有发现重金属含量超标。     

大豆秸秆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用

采用盆栽空心菜的方法,研究了大豆桔杆生物炭对铅锌尾矿污染土壤的修复作用。污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd含量分别为50,400,1 119,3.4mg/kg。结果表明:土壤无论是否受到铅锌尾矿污染,添加3%生物炭(w/w)均能显著提高土壤pH;3%生物炭能够抑制铅锌尾矿污染导致的土壤pH降低。大豆桔杆生物炭对尾矿污染土壤和未污染土壤中重金属有效态的影响不同,与未污染土壤相比,3%生物炭的钝化作用不能抵消铅锌尾矿污染导致的重金属有效态含量的增加。铅锌尾矿污染抑制空心菜生长;施加3%生物炭可以消除铅锌尾矿污染对空心菜生长的抑制作用。生物炭显著降低污染土壤空心菜根部重金属含量,而对地上部分的影响,不同元素表现出不同的特点;3%生物炭能够阻控铅锌尾矿污染土壤中Cu、Zn、Pb和Cd向空心菜地上部迁移富集。大豆桔杆生物炭对空心菜吸收重金属的影响,在铅锌尾矿污染土壤和未污染土壤上表现不同,存在元素之间的拮抗作用以及由于生物炭提高空心菜生物量所产生的稀释作用。在研究设置条件下,与未污染土壤相比,从空心菜生物量和可食部分吸收重金属含量来评价,施加3%大豆桔杆生物炭可以修复铅锌尾矿导致的土壤污染。     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染研究

通过野外采样和实验室分析,在分析土壤基本理化性质的基础上,重点研究宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中重金属元素的含量和形态特征,并进行了污染评价。结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤中Cu、Pb、Zn、Mn、Co、Ni、Cr的平均含量分别为31.8、41.3、102.6、704.6、14.4、37.4、83.2mg·kg-1,均高于陕西省和全国土壤元素背景值,尤其是Cu、Pb和Zn。土壤中Cu、Zn、Ni和Cr主要以残余态的形式存在,Pb、Mn和Co主要以可还原态和残余态的形式存在,重金属的迁移顺序为Mn（63.91%）〉Pb（60.08%）〉Co（51.70%）〉N（i37.12%）〉Zn（32.09%）〉C（r30.58%）〉Cu（19.95%）,其中,Mn、Pb和Co有50%~65%可以发生迁移,易被生物体利用,危害较大。评价结果表明,宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周边土壤主要受到了Pb的轻度污染。     

南方几种水稻土重金属污染下的土壤呼吸及微生物学效应

采集南方几种重金属污染下的水稻土,通过室内培养的方法研究土壤CO2排放的动态变化以及微生物学指标的差异。结果表明,在60d的培养期内,前7d土壤呼吸速率较高,占了整个排放量的30．89％～64．37％,并且这一阶段重金属对土壤呼吸速率的影响最大。重金属对土壤微生物生物量的影响表现出增加、抑制与无显著性差异的结果,而重金属对微生物熵及微生物代谢熵（qCO2）的影响却是极显著的,同时表现出增加与降低的不同结果。这说明土壤呼吸以及不同的微生物学指标,在长期的复合重金属污染条件下,其表现并不一致,微生物熵与代谢熵用于基本性质差异较大的土壤时,对重金属的响应更为灵敏。此外,土壤重金属的累积还能提高土壤中有机碳的含量。     

Laboratory Investigation of the Geochemical Behavior of Metals in Paddy Soils Contaminated with Mine Tailings

The geochemical behavior of metals, including Fe, Mn, Pb and Zn, in contaminated paddy soils was investigated during the cultivation of rice crops through laboratory microcosm experiments. From the two paddy fields contaminated by mine tailings, Siheung and Deokeum in Korea, paddy soils were collected and analyzed for their geochemical characteristics. The Siheung paddy soil showed higher levels of heavy metals, whereas the higher potential for the release of metals was anticipated due to the extremely acidic conditions at Deokeum. In microcosm experiments of flooded paddy soils over 18 weeks, Fe and Mn were released in subsurface pore waters by reductive dissolution, and Pb and Zn were dissolved in high amounts at the surface by oxidation of sulfides. Although amorphous Fe oxide-rich layers were formed at the surface of both paddy soils, the release of Pb and Zn were controlled at the surface by these layers only under slightly alkaline conditions at Siheung. Lead and Zn were associated with the reducible and carbonate fractions at the surface paddy soil of Siheung from the sequential extraction on core samples collected during the flooded period. In the acidic conditions at Deokeum, Pb and Zn were continuously released until the late stage of flooding. A great increase in the exchangeable fraction of metals was observed after the soils had drained. The bioavailability of metals for rice crops would be high under acidic conditions at Deokeum, despite the lower levels of heavy metal contamination.     

Characterization of Heavy Metals and Sulphur Isotope in Water and Sediments of a Mine-Tailing Area Rich in Carbonate

Mine tailings can provide a long-term source of environmental contamination. Lead-zinc mine tailings can represent a source of toxic elements-Pb and Zn through mobilization into surface water, and then into downstream rivers. Previous studies have shown that migration of heavy metals can be mitigated by carbonate rock. This research investigates the characterization of heavy metals and sulphur isotope in a downstream river of the Shanshulin Pb-Zn mine, which is located in Guizhou province in China, a typical carbonate area in the world. A slight alkalinity (pH > 8) of the river water is maintained owing to the carbonate rich country rocks. The results of this study show that heavy metals in water can be strongly adsorbed by suspended solids and therefore decrease more quickly than in sediments. Pb and Zn contents in water close to the waste pile are 6780 μg L^-1 and 324 μg L^-1 (Pb and Zn in water not affected by mine waste piles are only 3.71 μg L^-1 and 11.6 μg L^-1), respectively, meaning that the water is severely contaminated by the pile. Thirty kilometers downstream Pb and Zn contents in water drop quickly to 3.15 μg L^-1 and 16.4 μg L^-1. In contrast, Pb and Zn contents in sediment close to the waste pile are 4553 mg kg^-1 and 7971 mg kg^-1, respectively, and are still high 30 km downstream with measurements of 3334 mg kg^-1 and 7268 mg kg^-1 , respectively (Pb and Zn contents in sediment not affected by mine waste piles are only 20 mg kg^-1 and 120 mg kg^-1). This indicates that the impact of tailings on the sediment can be much further than on water. In sediment, Pb exists mostly as carbonate and oxide fractions, Zn mostly as sulfide+organic fraction, and Cu mostly as sulfide+organic, residual and carbonate fractions. Sulphur characteristics indicate that sulphur in sediment originates from mine tailing, soil and suspended solids in other tributaries, whereas sulphur in water originates from mine tailing dissolution, spring water, rain water and dissolution of gypsum. In conclusion, the environmental impact of mine tailing can be indicated by heavy metals content, sulphur content and sulphur isotope of sediment. On the other hand, heavy metal content, sulphur content or sulphur isotope of water are possibly not good indicators for mine impact due to mitigation of carbonate rocks, sorption of heavy metals, as well as interference of gypsum layers.