土壤中拟除虫菊酯微生物降解研究

微生物降解是拟除虫菊酯类农药从土壤中消去的主要途径。本文介绍了拟除虫菊酯降解菌的分离鉴定、降解基因的克隆以及微生物降解机理研究的近期成果,综合介绍了拟除虫菊酯异构体选择降解的特征、原因以及可能产生的环境效应,重点分析了农药疏水性、土壤吸附、重金属、土壤养分及长期施肥、共存农药对土壤中拟除虫菊酯微生物降解的影响,最后对土壤微生物修复前景进行了展望。     

拟除虫菊酯类农药微生物降解研究进展

拟除虫菊酯类农药是杀虫剂中的第三大类,这类农药残留已成为目前农产品中的主要农药残留类型之一。而微生物在降解农药残留中具有重要的作用,微生物降解技术已成为去除农药残留的绿色生产技术。拟除虫菊酯类农药的微生物降解国内外已有的研究主要集中在降解现象,菌株的分离、鉴定及生理生化特性,酶学,不同光学异构体的降解、降解途径等方面,本文对此进行了较详细的回顾,并对将来的研究方向进行了展望。     

BHC-A与CDS-1降解菌对六六六、呋喃丹污染土壤的原位生物修复

河北省某地区是我国特种作物-金丝小枣的主要产区，由于农药的大量使用，导致农药残留污染影响农产品品质，而且会造成地水的严重污染，直接危害身体健康。微生物由于种类丰富，代谢途径多样，其转化、降解各种化合物潜力巨大。从20世纪60年代开始，国内外就开展严重污染环境的异生物质的微生物降解研究，筛选分离了大量降解性微生物，并且开发了各种微生物降解制剂及配套产品应用于原位生物修复。     

基于构建微生物传感器的甲基对硫磷降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

有机磷农药是目前环境中残留量最多的农药之一,对其残留量的检测及降解机制的研究对于环境污染及生态修复具有重要意义。微生物传感器由生物学元件与换能器构成,因具有成本低廉、易于微型化及选择性高等特点而被广泛应用于各种生化物质的分析和检测。本文从长期受农药污染的土壤中分离出4株能以甲基对硫磷为碳源生长的菌株,根据形态特征和16S r RNA基因序列同源性分析,对4株降解菌进行鉴定,利用高效液相色谱测定降解率,选取降解率最高的1株菌进行降解机制研究,以期将其应用于测定环境中甲基对硫磷残留的电位型微生物传感器的构建。结果表明,在甲基对硫磷初始浓度50 mg·L-1、30℃、p H 7.0的培养条件下培养7 d,4株菌对甲基对硫磷的降解率均在78%以上,其中1株菌的降解效率可达100%。16S r RNA基因序列测定表明,该菌株属于克雷伯氏菌属,命名为Klebsiella sp.MP-6。利用液相色谱-质谱联用对其降解产物的研究表明,菌株MP-6水解甲基对硫磷主要产生二甲基硫代磷酸(dimethyl thiophosphoric acid,DMTP)和对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP),极少部分PNP通过产生4-硝基邻苯二酚(4-nitrocatechol,4-NC)和1,2,4-苯三酚(1,2,4-BT)进一步代谢。结果表明,基于测定中间产物对硝基苯酚(p-nitrophenol,PNP)的电位响应信号,该菌株适用于构建测定海水及土壤等环境中有机磷农药的微生物传感器。     

多环芳烃污染土壤的微生物与植物联合修复研究进展

本文综述了多环芳烃(PAHs)污染土壤中微生物降解途径、机理及生物反应器的应用,并从植物修复角度,进一步阐述了与微生物联合作用促进污染土壤中PAHs降解的途径、机理及其应用。提出了利用微生物共代谢降解及其与植物联合修复PAHs污染土壤环境的生物修复技术未来研究课题。     

土壤中阿特拉津生物降解的研究进展

阿特拉津是农田土壤中广泛使用的除草剂之一,大面积使用可对植物、鱼类以及包括人类在内的哺乳动物造成危害,因此对阿特拉津降解行为的研究是预防和缓解其对生态环境危害的主要途径。本文综述了国内外近20年有关阿特拉津危害和降解方式的研究,阐述了利用植物、微生物以及植物与微生物共生修复阿特拉津污染土壤的最新研究进展,并对每种技术目前存在的问题以及未来研究发展方向进行探讨与展望。通过对各种修复途径特点的比较和分析,认为利用植物与微生物共生即丛枝菌根修复阿特拉津污染土壤的方法是一种绿色、高效、理想的修复技术。     

联苯菊酯在土壤中残留动态以及相关降解影响因子的研究

目前国内对于联苯菊酯在土壤中降解的相关因子的研究甚少,为了进一步加强联苯菊酯自然降解机制的研究,设置不同施药浓度,研究了联苯菊酯土壤中的动态残留以及微生物的生物降解,建立了一套适用于测定联苯菊酯在土壤中的残留量的气相色谱分析方法。研究结果表明,联苯菊酯在土壤中的降解动态规律符合一级动力学模型,且联苯菊酯是在土壤中残效期比较长的一类农药,易造成环境污染。微生物参与的生物降解有利于联苯菊酯在土壤中的降解,随着施药浓度增加,生物降解作用越明显。土壤中联苯菊酯浓度与降解半衰期的数值呈明显正相关,浓度越高,降解时间越长,建议科学使用农药,减少环境污染。     

不同还原条件下多环芳烃厌氧微生物降解研究：基于文献计量的剖析

厌氧微生物降解是环境中多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）污染削减的重要途径。为系统、全面地了解PAHs厌氧微生物降解的研究现状,以Web of Science核心数据库为数据源,对该领域已发表文献进行文献计量分析,并以厌氧环境中不同还原条件对应的电子受体还原体系为切入点,分别论述反硝化体系、金属离子还原体系、硫酸盐还原体系和产甲烷体系中的PAHs厌氧微生物降解的研究进展,在此基础上重点对土壤中PAHs厌氧微生物降解研究的现存理论空白和未来发展趋势进行探讨。分析结果表明,PAHs厌氧微生物降解领域的研究整体较少,其中,绝大多数仅针对低环PAHs;不同还原条件中对产甲烷和金属离子还原体系的关注也较少;已有研究多侧重纯培养物或水体、沉积物等环境介质,较少基于土壤展开,且新兴技术在该领域尚未得到广泛应用。因此,目前针对土壤中PAHs厌氧微生物降解的认识尚存在诸多理论空白。土壤是环境中PAHs汇集和积累的重要场所,未来应当尝试将单体稳定同位素分析、稳定同位素核酸探针、组学等多种新兴技术与传统研究方法相结合,从多种的角度深入探究土壤PAHs厌氧微生物降解的机制,并将已有的理论和经验在土壤中进行验证,以填补现存理论空白,推进厌氧土壤中PAHs污染微生物修复工作的开展。     

微生物降解阿特拉津的研究进展

除草剂阿特拉津长期使用所造成环境污染问题的日益加重,受污染土壤、水体的生物降解、生态修复等诸多问题也受到人们的广泛关注,本文综述了降解阿特拉津的微生物类群、阿特拉津降解酶以及微生物对阿特拉津的作用方式和降解途径,并对其应用前景进行了展望。     

植物对污染土壤修复作用的研究进展

利用植物修复污染土壤是一种被人们认为安全可靠的方法.植物修复技术不仅能修复被石油污染的土壤,而且对更多品种污染的土壤修复有效,植物降解高分子有毒化合物的基础是根际环境及根际微生物,与无植物土壤不同.对根际区微生物降解和转化有机化合物的研究,更多的集中于植物对杀虫剂和除草剂的降解.事实证明,生物修复污染土壤是一项实用性和有效性很强的技术.     

土壤环境中多环芳烃的微生物降解及联合生物修复

研究土壤环境中持久性有机污染物的生物降解及其生物修复技术是当今国际环境修复科学技术前沿领域的重要课题。本文重点论述了土壤环境中持久性有机污染物多环芳烃的微生物降解机理及其在生物修复中的应用等,并结合当前研究进展,展望了基于多种修复措施相结合的多环芳烃污染土壤联合生物修复工程技术的开发与应用前景。     

Plant- and microbe-assisted biochar amendment technology for petroleum hydrocarbon remediation in saline-sodic soils: A review

Soil degradation through salinization and pollution by toxic compounds such as petroleum hydrocarbons(PHCs) in the coastal wetlands has become a significant threat to ecosystem health, biodiversity, and food security. However, traditional remediation technologies can generate secondary pollutants, incur high operating costs, and consume significant quantities of energy. Bioremediation, using plants, biochar, and microbes, is an innovative and cost-effective option to remediate contaminated soils. Biochar, as a plant/microbe growth enhancer, is a promising green approach for the sustainable phytoremediation of PHCs in salinized soils. This review therefore summarizes the effect of plant-and microbe-assisted biochar amendment technology for the remediation of PHCs and salinization. Plant-microbe interactions mediated rhizodegradation despite increasing hydrocarbon sorption. Overall, microbial respiration is more active in biochar amendments, due to faster biodegradation of PHCs and improved soil properties. The use of biochar, plants, and microbes is recommended,as it offers a practical and sustainable option, both ecologically and economically, for the remediation of PHCs and excess salinity. Further development of new green technologies is to be encouraged.     

氢气代谢及其环境生物修复功能研究进展

分子氢是多种微生物代谢之间相互作用的关键中介物,环境中产氢微生物和耗氢微生物的活动决定了全球氢气循环,对其他重要元素生物地球化学循环具有潜在的驱动作用。环境功能微生物在维持环境生态系统平衡、消除次生环境污染等领域中扮演着不容忽视的重要作用。因此,理解环境中氢气代谢（氢气的产生和消耗）微生物对生态环境的影响及其在环境生物修复中的作用与功能,对认识氢气的生态环境效应并将该生物能源应用于生物修复具有重要的科学意义和实践价值。系统分析了氢气代谢过程及氢化酶的分类和功能,总结了微生物产生和消耗氢气的多种途径及其对土壤生态环境效应和生物修复作用的影响,指出了目前氢气代谢过程及氢化酶应用于环境生物修复领域存在的关键科学技术问题,提出了未来的研究思路与重点方向,以推动氢气这种生物能源成就一种有前景的环境污染修复策略。     

土壤和土壤悬液中1,2,4-三氯苯的微生物强化降解

Inoculating soil with an adapted microbial community is a more effective bioaugmentation approach than inoculation with pure strains in bioremediation.However,information on the potential of different inocula from sites with varying contamination levels and pollution histories in soil remediation is lacking.The objective of the study was to investigate the potential of adapted microorganisms in soil inocula,with different contamination levels and pollution histories,to degrade 1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-TCB).Three different soils from chlorobenzene-contaminated sites were inoculated into agricultural soils and soil suspension cultures spiked with 1,2,4-TCB.The results showed that 36.52% of the initially applied 1,2,4-TCB was present in the non-inoculated soil,whereas about 19.00% of 1,2,4-TCB was present in the agricultural soils inoculated with contaminated soils after 28 days of incubation.The soils inoculated with adapted microbial biomass (in the soil inocula) showed higher respiration and lower 1,2,4-TCB volatilization than the non-inoculated soils,suggesting the existence of 1,2,4-TCB adapted degraders in the contaminated soils used for inoculation.It was further confirmed in the contaminated soil suspension cultures that the concentration of inorganic chloride ions increased continuously over the entire experimental period.Higher contamination of the inocula led not only to higher degradation potential but also to higher residue formation.However,even inocula of low-level contamination were effective in enhancing the degradation of 1,2,4-TCB.Therefore,applying adapted microorganisms in the form of soil inocula,especially with lower contamination levels,could be an effective and environment-friendly strategy for soil remediation.     

电子垃圾影响区多氯联苯污染农田土壤的生物修复机制与技术发展

电子垃圾中含有大量多氯联苯等有毒有害物质,对电子垃圾的不当拆解可造成土壤、水体和大气的污染,进而对生态环境和人体健康构成潜在的威胁。生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能,加速去除环境中污染物质的过程。根据修复所用的主体,生物修复又可分为植物修复、微生物修复、动物修复及其联合修复等。本文结合笔者的研究工作,综述了我国东南沿海某典型电子垃圾拆解区土壤多氯联苯的污染特征,并介绍了当前国内外对多氯联苯污染土壤的微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复技术及其机理研究的现状,并提出未来研究趋势,旨在为促进污染区土壤环境生物修复的深入研究、保障污染区的农产品质量安全和人体健康提供理论参考。     

土壤有机污染物电化学修复技术研究进展

综述了有机污染土壤的电动力修复和微生物电化学修复的最新研究进展。分析了电动力修复中电极材料、运行条件等因素对污染物去除效果的影响,总结了添加表面活性剂、引入具有降解能力的基质、与化学或生物联合等方式对土壤修复效果的强化作用,阐述了微生物电化学修复的效果、影响因素和微生物群落演变的规律。电化学技术能够有效去除土壤中的有机污染物,且电动力较微生物电化学具有更好的去除效果。为了实现电化学技术在污染土壤修复中的应用,未来需要从土壤导电性、电极材料以及反应器构型等方面优化以提高修复效果;此外,电化学修复技术的机理、功能微生物的群落特征研究等也是下一步研究的重点。     

高通量测序技术在微生物分子生态学研究中的应用

微生物在众多的自然和人工生态系统中发挥着核心的作用,但能够被培养分离的微生物在大部分生态系统中只占极少一部分,极大地限制了人们对微生物组成、功能及其潜在应用的认识。分子生物学方法,尤其是高通量测序技术应用到微生物生态学研究中,为认识微生物多样性、群落结构组成及其生态功能提供了有利手段。高通量测序作为一种新兴的免培养分子生物学技术,具备检测快速、准确、信息全面丰富等特点。随着高通量测序技术的不断升级换代,测序通量、读长和准确度的不断提升以及成本的大幅下降,该技术在过去十几年间被迅速应用于土壤、水体和肠道等微生物区系的研究中。本文简述了基于高通量测序技术的PCR产物测序技术和宏基因组学测序技术的原理、发展历程、数据分析方法与应用,以及宏基因组学测序技术在病毒学领域的应用,以期为微生物分子生态学研究提供参考。     

Microbial Monitoring of the Recovery of Soil Quality During Heavy Metal Phytoremediation

Soil pollution with heavy metals is a worldwide environmental problem. Phytoremediation through phytoextraction and phytostabilization appears to be a promising technology for the remediation of polluted soils. It is important to strongly emphasize that the ultimate goal of a heavy metal remediation process must be not only to remove the heavy metals from the soil (or instead to reduce their bioavailability and mobility) but also to restore soil quality. Soil quality is defined as the capacity of a given soil to perform its functions. Soil microbial properties are increasingly being used as biological indicators of soil quality due to their quick response, high sensitivity, and, above all, capacity to provide information that integrates many environmental factors. Indeed, microbial properties are among the most ecologically relevant indicators of soil quality. Consequently, microbial monitoring of the recovery of soil quality is often carried out during heavy metal phytoremediation processes. However, soil microbial properties are highly context dependent and difficult to interpret. For a better interpretation of microbial properties as indicators of soil quality, they may be grouped within categories of higher ecological relevance, such as soil functions, ecosystem health attributes, and ecosystem services.

     

污染土壤的微生物修复原理与技术进展

微生物修复是土壤环境生物修复技术的重要组成部分,是最具发展和应用前景的生物学环保新技术.本文以土壤中重金属及典型有机污染物为对象,从土壤微生物与污染物质的相互作用入手,较为系统地综合评述国内外污染土壤的微生物修复原理与技术,并结合当前土壤污染的新特点,提出了需进一步认识和解决微生物修复过程中出现的新现象和新问题,以不断丰富和拓展土壤环境微生物修复范畴与内涵.