西北地区金属尾矿地根瘤菌的重金属抗性及其系统发育研究

对分离自陕两、甘肃金属尾矿废弃地寄主为刺槐、鸡眼草、草木樨等23种豆科植物的188株根瘤菌进行了7种重金属的抗性分析、最大抗性水平(MRL)的确定和抗性菌株的系统发育研究.结果表明,菌株之间对重金属的耐受性存在较大差异,大部分菌株表现出对Hg2+、Cd2+、Cr6+(<0.5 mmol·L-1)敏感,而对Pb2+(<2.5 mmol·L-1)不敏感.在液体培养基中,CCNWSX0403和CCNWSX0360可耐受4.0 mmol·L-1Zn2+,分别可耐受2.4 mmol·L-1和2.8 mmol·L-1Cu2+,CCNWGS0139可耐受0.4 mmol·L-1Hg2+,CCNWSX0003可耐受2.4 mmol·L-1Ni2+,CCNWGS0284和CCNWGSO142可耐受4.8 mmol·L-1Pb2+.9株抗性菌株的16S rDNA全序列分析表明:CCNWGS0122和CCNWSX0003分别属于中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)和中华根瘤菌属(Sinorhizobium);4株对Pb2+、Hg2+耐受性较强的菌株CCNWSX0386、CCNWGS0139、CCNWGS0284和CCNWGS0142均属于土壤杆菌属(Agrobacterium);而属于慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的3株菌CCNWGS0309、CCNWSX0403和CCNWSX0360对Cu2+、Zn2+耐受性较好.总体上Agrobacterium对Hg2+和Pb2+的耐受性较好,Bradyrhizobium比Rhizobium、Sinorhizobium、Mesorhizobium有较强的重金属耐受性.     

辐射污染区土壤中细菌对重金属的耐受和吸附研究

[目的]研究辐射污染区土壤中细菌的重金属耐受性和吸附特性.[方法]对辐射污染区采集的40份土样,进行重金属离子压力富集筛选菌株,并通过16S rDNA序列比对和聚类分析,确定菌株的种属关系.对菌株进行重金属耐受特性分析,并对其中一株细菌的pb2吸附特性进行研究.[结果]通过筛选,共获得46株细菌.大多数菌株对实验重金属离子具有较高的耐受性,耐受程度总体呈现pb2+＞ Zn2+＞ Co2+＞ Hg2+＞Cu2+的趋势,其中对pb2+的最大耐受性可达2 100 mg/L.对菌株NO.9的pb2+吸附试验结果显示,在湿菌体量为0.1g,菌龄2d,pH 6.0,浓度200 mg/L的Pb2+溶液中,20℃下吸附40 min,菌株对pb2+有最大吸附量,吸附率为98.9;,吸附量为39.56 mg/g.[结论]辐射污染区土壤中存在着大量的耐重金属细菌,其中菌株NO.9对pb2具有较强的耐受和吸附功能,为相关重金属污染的环境治理奠定理论依据和技术基础.     

西北部分矿区豆科植物根瘤菌重金属抗性及16S rDNA RFLP分析

从生长在西北部分矿区的豆科植物根瘤中分离筛选到对重金属有抗性的38株根瘤菌,采用PCR-RFLP分子技术进行16SrDNA指纹图谱分析,选取每种类型的代表菌株进行16S rDNA全序列测定,建立系统发育树状图,并对38株菌进行Zn、Hg、Cu、Cd和Pb 5种重金属的抗性研究.结果表明,供试菌株分别归属于中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、根瘤菌属(Rhizobium)和土壤杆菌属(Agrobacterium).代表菌株CCNWSX1277和CCNWSX1294可耐受2.0 mmol·L-1的Zn2+,CCNWSX1277可耐受0.25 mmol·L-1的Hg2+,多数代表菌株可耐受1.6 mmol·L-1的Cu2+,仅3株代表菌株可以耐受Cd2+,其中CCNWSX1277能耐受1.4 mmol·L-1的Cd2+,所有代表菌株能耐受2.5 mmol·L-1的Pb2+.Agrobacterium属的2株代表菌株对5种重金属均有较强的耐受性;而Rhizobium属的4株菌和Sinorhizobium属的3株菌对5种重金属的耐受性不同,表现出较大的差异.总体来看,供试菌株对重金属的耐受性顺序为Agrobacterium>Rhizobium>Sinorhizobium.     

铜、铅、锌对黄芪生长及其DNA损伤的影响

【目的】探究重金属铜、铅、锌胁迫对药用植物黄芪植物种子萌发、生根、叶片叶绿素含量和DNA损伤的影响,为黄芪无公害栽培和药材基地环境评价提供理论依据。【方法】以内蒙特色药用植物黄芪为材料,设置不同浓度重金属（0～300 mg/L）单一和复合污染（Zn 200/Cu 200、Zn 200/Pb 200、Pb 200/Cu 200 mg/L）,观察黄芪生长状况及其叶片叶绿素含量的变化,并利用单细胞凝胶电泳技术检测黄芪DNA损伤情况。【结果】在0～100 mg/L时,Cu2+、Pb2+、Zn2+单一胁迫可促进黄芪种子萌发,大于100 mg/L时则抑制种子萌发。随着黄芪培养时间的延长和重金属离子处理浓度的升高, Pb2+处理的黄芪根生长受抑制逐渐增强,黄芪根长变短;Cu2+、Zn2+处理的黄芪根长呈先升高后降低的趋势,在不同时期内两者最长根长出现的处理浓度分别为60和100 mg/L。3种重金属Cu2+、Pb2+、Zn2+单一处理后,黄芪总叶绿素含量呈先增后降的变化趋势,当Cu2+处理浓度高于100 mg/L、Zn2+处理浓度高于200 mg/L、Pb2+处理浓度高于60 mg/L时,黄芪叶片叶绿素含量最高,随后不断降低。Cu/Zn、Zn/Pb复合胁迫,会降低彼此的毒害作用;Cu与Zn复合胁迫,对彼此毒害作用影响不大。随着重金属Zn2+、Pb2+、Zn2+浓度的增加,对黄芪DNA的伤害程度不断加大,Pb2+处理造成的损伤最大,Cu2+处理次之,Zn2+处理最小。【结论】一定含量的Pb2+、Cu2+、Zn2+对药用植物黄芪种子萌发、生根、叶绿素含量具有一定毒害作用,且随重金属浓度的增加,毒害程度加深。3种重金属离子的毒性大小排序为Pb2+＞Cu2+＞Zn2+。     

一株高产多糖耐辐射菌的分离鉴定及其多糖的相关性质研究

[目的]确定辐射污染土样中分离筛选获得的一株高产多糖菌株的分类学地位及其多糖的抗氧化、絮凝特性和菌株的重金属离子的耐受特性.[方法]通过菌落形态和菌体特征观察,结合16S rRNA序列用NJ法构建系统发育树,并进行了菌株的60Coγ射线照射;使用苯酚硫酸法测定其多糖含量,使用Fenton法测定羟自由基(·OH)的去除率;对高岭土的絮凝作用以及对重金属离子耐受实验.[结果]该菌株为特里希芽孢杆菌Bacillus tequilensis Be14-2,可耐10 kGy辐照,其多糖含量为69.26;,在察氏培养基中多糖产量为7.655 g/L,去除50;的羟自由基(·OH)的多糖浓度为13.47 μg/ml,该多糖在30 mg/ml时絮凝率最大为84.73;.该菌株可耐受1 000 mg/L的Pb2+,最大耐受Zn2+为800 mg/L,最大耐受CO2+为400 mg/L,的最大耐受Cu2+和Hg2+为100 mg/L.[结论]菌株Be14-2产的多糖具有抗氧化性,具有絮凝特性,该菌株对重金属离子有较高的耐受性.     

常见绿化树种对重金属的富集效应评价

【目的】研究常见绿化树种对重金属的富集效应评价,为干旱绿洲城市建设绿化植物的选择提供依据。【方法】以常见绿化树种为对象,采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定各样品重金属含量,分析不同绿化树种对土壤重金属Cu、Pb、Ni和Zn的富集能力与转运特征,运用隶属函数法对富集转运能力进行综合评价。【结果】根际土壤中Cu、Ni、Pb和Zn含量均值分别为40.27、48.03、29.24和120.77 mg/kg,分别是新疆土壤重金属环境背景值1.51、1.91、1.53和1.76倍;对研究区采用内梅罗综合污染指数评价,该区为轻度污染。树种地下部分重金属含量高于地上部分;对其富集系数与转运系数的计算得,冠榆、红皮云杉对Pb的富集系数与转运系数均大于1,冠榆、红皮云杉对重金属Pb具有超富集效应。【结论】5种常见树种对4种重金属的BTF整体表现为Pb＞Ni＞Zn＞Cu;各树种对重金属Cu、Ni、Pb与Zn的综合转运能力:圆冠榆＞白榆＞红皮云杉＞樟子松＞白蜡。     

外源重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附

以黄河包头段上游清洁河段的沉积物为吸附剂,采用吸附竞争系数对Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等4种外源重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附进行了探讨。结果表明,当外源重金属离子浓度或体系的离子强度增加时,Pb2+、Cu2+的吸附竞争系数增大,Zn2+、Cd2+的吸附竞争系数减小;不同离子间的竞争吸附有显著的拮抗或协同效应,且此效应的显著程度随体系中离子总量的增加而减弱;黄河沉积物对4种重金属离子的吸附能力排序为:Pb2+≥Cu2+>Zn2+≈Cd2+;温度对外源重金属离子间竞争吸附的影响较为复杂。     

生物炭配施微肥对菜园土壤有效态重金属含量的影响

【目的】研究生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量的影响。【方法】采用室内模拟试验,向重金属污染的菜园土壤中添加皇竹草生物炭、咖啡渣生物炭、花生壳生物炭和微肥(铁肥、锰肥和硅肥),分别在处理14和28 d时测定土壤中5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和Ni)的有效态含量。【结果】添加了生物炭或微肥土壤中的有效态重金属含量均比对照组低。其中单一钝化剂处理中,皇竹草生物炭和硅肥的钝化效果较好。在复配试验中,皇竹草生物炭+铁肥对土壤重金属Cu、Pb和Cd的钝化效果较好,处理14 d后其有效态含量的降幅分别达32.94%、31.26%和21.21%,对土壤有效态Zn含量的降幅为6.82%,但对土壤Ni的钝化效果不明显;处理14 d后咖啡渣生物炭+铁肥对土壤重金属Ni和Zn有效态含量的降幅也分别达22.64%和10.35%,钝化效果显著;处理28 d后,花生壳生物炭+铁肥对土壤重金属Cu钝化效果最好,有效态Cu含量降幅达49.06%;咖啡渣生物炭+硅肥对土壤Ni和Zn钝化效果最好,有效态含量降幅分别达23.73%和9.72%。【结论】生物炭配施微肥对土壤有效态重金属含量降低的效果优于单施生物炭或单施微肥,其中,皇竹草生物炭配施铁肥可用于土壤重金属Cu、Pb、Zn和Cd复合污染的钝化。     

盐分胁迫下番茄盐分离子和重金属的分布特征

采用盆栽试验方法研究了不同盐分含量处理下番茄不同器官盐分离子(Na+、K+、Ca2+)和重金属离子(Cd2+、Pb2+、Cr2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+)的分布特征,探讨盐分离子对番茄不同器官吸收重金属离子的影响机制,为重金属污染盐渍土壤的农业可利用性评价提供科学依据。结果表明,番茄根、茎、叶和果实Na+含量均随盐分含量增加而增加;番茄根K+含量随盐分含量增加小幅上升,茎K+含量则显著下降,叶K+含量无显著变化;番茄各器官Ca2+含量随盐分含量增加无明显变化。番茄根Cd、Pb、Cr、Zn和Cu含量以及番茄茎、叶Cd含量均随盐分含量增加而增加;番茄根Ni含量、番茄茎叶Pb、Cr、Ni、Zn和Cu含量以及番茄果实各重金属含量受盐分含量变化影响不大。因此,土壤盐分含量的增加对番茄根部吸收重金属(Ni除外)有促进作用。     

内生真菌FXZ2对玉米生长及重金属累积的影响

【目的】探索菌株FXZ2(黑附球菌,Epicoccum nigrum)对玉米生长及重金属累积的影响,为内生菌与植物互作机制的探索提供理论基础。【方法】通过盆栽实验探索在不同重金属胁迫下,重金属耐受内生真菌FXZ2对玉米生长及重金属积累的影响。【结果】在复合重金属胁迫下,接种FXZ2显著促进了玉米的生长、影响了玉米对Pb、Zn、Cd的吸收和累积。在单一重金属Cd胁迫下,FXZ2对玉米的影响与重金属含量相关:高含量Cd胁迫下,FXZ2显著促进玉米生长,但在低含量Cd胁迫下,其影响不显著。【结论】在Pb、Zn、Cd胁迫下,内生真菌菌株FXZ2对玉米的生长及重金属累积能力具有显著影响。     

重金属对溶磷黑曲霉生长的影响

采用PDA培养基添加不同浓度的单一重金属离子,研究10种重金属对溶磷黑曲霉(Aspergillusniger)生长的影响。结果表明:较低浓度Cu2+(低于100mg/L)对黑曲霉的整个生长早期有促进作用;Pb2+抑制黑曲霉孢子在培养基中的萌发;Co2+浓度在100mg/L以下对黑曲霉生长的抑制较为轻微;Ag+胁迫对黑曲霉菌落直径的影响变化规律与Zn2+基本一致;Se4+、Ni2+、Cd2+、Hg+和Cr6+浓度分别在200、200、100、25、25mg/L浓度时,黑曲霉生长受到完全抑制。10种重金属离子对黑曲霉抑制作用强弱顺序大致为:Hg2+、Cr6+Cd2+Se4+Ni2+Zn2+Ag+Co2+Pb2+Cu2+。     

抗铅真菌的筛选、鉴定及其对Pb~(2+)的吸附特性

【目的】本文从重金属污染土壤中分离出具有耐Pb活性的菌株,为土壤重金属生物修复提供参考。【方法】采用Pb~(2+)浓度梯度培养法驯化筛选得到耐Pb真菌1株(命名为PbW),对其进行18S rRNA测序并构建系统发育树,在不同培养条件下研究该菌株的生长特性,设置不同的Pb~(2+)浓度梯度研究菌株的最大抗性水平(MRL)、去除率及吸附效率。【结果】该菌株(PbW)为茎点霉属(Phoma sp.),最适生长的环境条件分别为:温度25℃,pH 7,时间4～5 d,对Pb~(2+)的最大耐受浓度可达6000 mg·L~(-1)。该菌株在Pb~(2+)浓度为2000 mg·L~(-1)时去除和吸附效果最好,吸附率可达56.28%,去除率可达到98.42%,吸附量为61.87 mg·L~(-1)。【结论】菌株(PbW)对土壤中的Pb~(2+)具有较好的吸附和去除效果,这在Pb污染土壤的微生物修复方面具有良好的应用前景。     

北方污灌区土壤重金属污染特征分析

【目的】研究我国北方污灌区农田土壤Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Hg等8种重金属元素的污染特征,为污灌区土壤环境质量评价、土壤重金属污染修复提供参考。【方法】以我国北方30个污灌区土壤重金属污染数据为基础,采用统计分析方法、内梅罗综合污染指数法及地质累积指数法,对北方污灌区土壤重金属的污染特征进行分析。【结果】结果表明,北方污灌区农田土壤中8种重金属元素含量均未超过土壤环境质量二级标准,但除Cr外,其余7种重金属的平均含量均显著高于全国背景值;8种重金属含量变异系数从大到小依次为CdHgPbAsZnCuCrNi,其中Cu、Cr、Ni在不同灌区差异性相对较小,Cd、Hg、Pb在不同灌区差异较大;Cu与Zn、Cr、Cd、As、Hg,Zn与Ni,Cr与Pb、Ni、As、Hg,Cd与As呈显著相关的概率较大,Pb与Cu、Zn、Ni、Hg,Hg与Zn、Cd、Ni、As呈高度相关的概率较大;各种重金属内梅罗综合指数和地质累积指数由大至小依次为CdHgCuAsZnPbNiCr。【结论】我国北方污灌区农田土壤中Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni、As、Hg等8种重金属元素明显积累,应该引起有关部门的足够重视。     

耐铅锌离子微生物的筛选及其吸附特性

为获得去除铅、锌污染的高效菌株,采用浓度梯度筛选法,从受铅锌冶炼污染土壤中分离筛选耐铅锌离子微生物,并研究其对Pb2+和Zn2+离子的吸附特性。结果表明:筛选的菌株(编号0a)在试验条件范围内吸附基本符合Langmuir单分子层吸附行为,重金属离子浓度为300mg/L时0a菌对Zn2+、Pb2+离子最大吸附量分别达23.6mg/g和31.7mg/g;pH为3～6时对Zn2+、Pb2+的去除率较高,pH值为7.5时分别对Zn2+、Pb2+的吸附量最高,为30.96mg/g和23.5mg/g;吸附率与吸附时间符合吸附+细胞膜传输模型。初步鉴定该菌株为绿色木霉(Trichoderma viride)。     

一株耐受高浓度重金属离子细菌的分离及初步鉴定

从武汉市钢铁厂排污口污泥中分离到1株耐受高浓度重金属离子的细菌,命名为CD-02.通过形态学观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,将该细菌鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas puti-如).P. putida CD-02对多种二价重金属离子具有非凡的抗性.对于本试验所测试的7种二价金属离子,该菌株的最大耐受浓度(MTC)均超过了5mmol·L-1,因此菌株CD-02是研究细菌重金属抗性机制非常好的材料.     

包头南郊污灌区农田表层土壤重金属潜在生态风险综合评价

【目的】评价包头市南郊污灌区农田土壤Pb、Cr、Cu、Zn、Ni 5种重金属元素的潜在生态风险,为污灌区土壤环境质量评价、土壤重金属污染修复提供科学依据。【方法】在包头市南郊四道沙河流域的麻池乡城梁村,选取有代表性的8个采样点,按照“梅花形”布点取样采取农田表层0～20 cm土样,测定土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn、Ni元素含量,并采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法,对研究区土壤重金属的潜在生态风险进行评价。【结果】包头市南郊污灌区农田土壤中的5种重金属元素含量还不到污染级,但除Cu含量基本接近河套地区土壤背景值外,其他4种重金属元素含量的平均值均超过了当地土壤背景值,其中以Cr、Ni元素含量的平均值超过地区背景值最高,且具有明显高度富集的特征。各种重金属污染的潜在生态风险指数由强至弱依次为Ni（49.59）＞Pb（41.18）＞Cu（39.70）＞Cr（23.24）＞Zn（8.62）,其中Ni的潜在污染风险指数最高,是主要潜在生态风险因子,其次是Pb。【结论】人类活动导致包头南郊污灌区农田土壤中Pb、Cr、Cu、Zn、Ni　5种重金属元素明显积累,且已表现出一定程度的潜在生态风险,应该引起足够的重视。     

EDTA对桑树和任豆幼苗吸收重金属Pb的影响

【目的】研究不同重金属Pb2+浓度下螯合剂EDTA处理对桑树和任豆幼苗修复土壤中重金属Pb2+的效果及Pb2+在植物茎叶及根部积累,以期为重金属污染土壤生态修复及植物资源的合理利用提供理论依据。【方法】用盆栽模拟法,以4 L /盆 Hoagland营养液作为培养液,培养液中的Pb2+浓度分别为0、2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、150.0、200.0、250.0 mg/L,EDTA的浓度均为0.55 mmol/L,以不添加EDTA作对照。分别测定桑苗和任豆幼苗茎叶和根部的Pb2+浓度。【结果】随着水培液中Pb2+浓度的增加,桑树和任豆幼苗对Pb2+的吸收和积累量也逐渐增大;在相同的重金属Pb2+胁迫背景下,加入EDTA的桑树和任豆幼苗对Pb2+的吸收量比不添加EDTA的对照组明显增高;桑树和任豆幼苗体内Pb2+浓度通常为根部>茎叶,而添加EDTA能加速重金属Pb2+向茎叶的转运。随着培养液中Pb2+浓度的增加和时间的延长,Pb2+在植物根部的积累逐渐增加,而向茎叶的转运则相对减少。【结论】桑树和任豆幼苗具有较强的重金属Pb耐性,而EDTA能促进桑树和任豆幼苗对重金属Pb2+的吸收,因此,桑树和任豆可作为修复植物应用于重金属污染地区。     

沸石对几种重金属离子的吸附解吸特性研究

通过室内间歇震荡平衡法研究了天然沸石对重金属离子Cd2＋、 Zn2＋、 Cu2＋、 Pb2＋的吸附及解吸特性.研究结果表明：沸石对4种重金属离子Cd2＋、 Zn2＋、 Cu2＋、 Pb2＋的等温吸附曲线均符合Langmuir方程、 Freundlich方程和Temkin方程,其中Freundlich方程的拟合性最好,相关系数在0.981~0.994之间.沸石对4种重金属离子的吸附量,其大小顺序依次为Pb2＋〉Cu2＋〉Zn2＋〉Cd2＋.沸石对4种重金属离子的解吸率,其大小顺序依次为Cd2＋〉Zn2＋〉Cu2＋〉Pb2＋.     

氧化腐殖酸对Ni2+、Cu2+、Zn2+的吸附性能

主要采用吸附法,用氧化腐殖酸作为吸附剂处理重金属。氧化腐殖酸结构中含有羧基、羟基、羰基、甲氧基等活性官能团,能与金属离子进行交换、吸附、络合、螯合等。本试验用含重金属离子Ni2+、Cu2+、Zn2+的标准溶液进行试验,分别进行腐殖酸吸附Ni2+、Cu2+、Zn2+时pH值、反应时间、初始浓度、反应温度对吸附性能的影响的研究。     

重金属胁迫培养对微生物生长的影响

为探究重金属胁迫对微生物生长的影响,以大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、啤酒酵母菌和链霉菌为材料,用传统微生物培养方法,研究了不同Hg2+、Cd2+、Cr6+和Pb2+浓度下4种微生物的生长状况。结果表明:低浓度重金属离子对4种微生物生长有促进作用,高浓度有抑制作用,G+较G-对Hg2+和Cd2+更为敏感;4种微生物对重金属离子的敏感性表现为链霉菌>枯草芽胞杆菌>大肠杆菌>啤酒酵母菌,对微生物毒性顺序为Hg2+>Cd2+>Cr6+>Pb2+。