重金属污染土壤的微生物生态效应及其修复研究进展

污染土壤微生物生物修复技术是一项非常有应用前景的环保新技术。本文综述了近年来重金属对土壤微生物生物量，种群及生化过程的影响以及微生物对重金属污染土壤的修复机理和修复研究进展，较全面的分析了重金属对土壤微生物的生态效应。     

农田土壤重金属污染的农业生态修复技术

总结了常见的农田土壤重金属污染的农业生态修复技术,包括合理施用化肥、施用生物有机肥、秸秆还田、调整作物种植结构、筛选重金属低积累作物品种和耐性作物品种、深耕深翻、控制土壤水分以及施用石灰等修复措施,并对农田土壤重金属污染修复技术的前景进行了展望。     

重金属复合污染下红壤微生物活性及其群落结构的变化

在室内培养条件下,应用4因素5水平二次正交回归旋转组合设计方案,对重金属复合污染红壤的微生物活性及群落功能多样性进行了研究。结果表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染生境中重金属的微生物毒性效应发挥主要由Cd、Cu两元素决定,其生物毒性顺序表现为:Cd>Cu>Zn>Ph,红砂泥中表现较为突出。与单一镉、单一铅污染处理相比,重金属复合污染对供试红壤微生物生物活性及其群落功能多样性的影响并非仅仅表现出简单的加和作用,同时还存在协同作用和拮抗作用。典型相关分析显示,红壤微生物活性与重金属含量之间关系密切,第一对典型变量的相关系数r达0.885 8、0.932 8,均达极显著水平(p<0.001), 说明重金属复合污染与红壤微生物间存在较为稳定的数量反馈机制,红壤总体微生物活性指标能较好地反映供试红壤重金属复合污染状况,可作为重金属污染红壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

污染土壤生态修复研究综述

系统介绍了国内外污染土壤生态修复研究的一些成果,并就污染土壤生态修复技术特点和重金属污染土壤、有机物污染土壤的生态修复研究现状进行了讨论,最后指出了污染土壤生态修复研究的前景。     

土壤重金属污染、生态效应及植物修复技术

探讨了土壤中重金属的来源、特点以及生态效应,综述了土壤重金属污染的植物修复技术,展望了重金属污染土壤的植物修复研究发展趋势。     

土壤重金属污染修复技术

介绍了近年来国外开发,应用的七种较为成熟的创新性土壤污染修复技术,就其原理,实例,优缺点及合理运用等问题作了简要阐述。     

重金属污染土壤生态工程修复的试验研究

该文研究了细叶香薷(Moslem chinensis Maxim)和构树(Broussonetia papyrifera(Linn.) Vent.)对Cu、Zn污染土壤的修复及污染土壤对植物生理性状的影响。研究结果表明：随着盆栽土壤中重金属浓度的增高，植物体内吸收重金属的浓度相应增大。Cu在细叶香薷体内的含量是地上部＜地下部，Zn含量却是地上部＞地下部；重金属Cu、Zn在构树体内的浓度都是根部＞叶部＞茎部。细叶香薷的富集系数基本大于1，对Cu的最大富集系数是2.42；构树的富集系数都在0.5以下，但由于其地上部生物量很大，从土壤中移除的重金属量也很可观，而且构树能产生经济价值，建议把构树和细叶香薷组成一个立体的生态工程修复模式，既能修复污染土壤又能恢复污染地区的生态环境和土壤微生物环境，产生经济和环境效益。     

土壤重金属污染植物修复及基因技术的应用

叙述了植物修复基本内容，重点介绍了基因技术在植物修复中的应用，章认为，与传统的修复技术相比，污染土壤植物修复技术由于具有成本低，不破坏环境，保护人类健康和易为大众接受等优点而引起人们极大的关注，但是，应用于修复的植物往往植物矮小，生长速度慢，近年来，国外出现了将基因技术应用到植物修复中的研究，能有效地克服了上述缺点，将基因技术应用于植物修复将是今后该领域研究的一个重要方向。     

螯合剂在重金属污染土壤植物修复中的应用研究进展

重金属污染土壤的植物提取修复强化途径主要有2种,一是提高植物生物量,二是提高植物体内重金属含量。从螯合剂的作用机理,常用螯合剂种类,不同种类螯合剂对土壤中目标重金属的活化效果,以及螯合剂诱导下植物对目标重金属的吸收和积累效应,螯合剂使用对生态环境造成的负面影响等方面综述了重金属污染土壤螯合诱导强化植物提取修复技术的研究进展,同时对植物修复后的评价以及螯合诱导植物修复技术今后的发展方向进行了探讨。     

土壤重金属污染的植物修复研究进展

随着工业的发展,重金属在土壤和水体中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题正引起人们的普遍关注。     

藏中矿区重金属污染对土壤微生物学特性的影响

土壤微生物对土壤重金属污染反应敏感,是探讨矿区土壤重金属污染生态效应的有效指标之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤蔗糖酶、脲酶、脱氢酶和酸性磷酸酶活性、微生物生物量C（MBC）、N（MBN）和P（MBP）、土壤基础呼吸、代谢商（qCO2）及可矿化N的影响。研究表明,矿区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd全量和有效含量均高于对照土壤;随着矿区土壤重金属含量增加,土壤酶活性、微生物量C、N和P、可矿化N均逐渐降低,土壤基础呼吸和qCO2则逐渐升高;土壤重金属与土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、脱氢酶活性、酸性磷酸酶活性、MBC、MBN、土壤基础呼吸、qCO2及可矿化N具有显著的线性相关;脱氢酶活性对土壤重金属污染最为敏感,表明脱氢酶活性可作为藏中矿区土壤环境质量变化的有效指标。     

生物质炭添加对重金属污染稻田土壤理化性状及微生物量的影响

分析了生物质炭添加对红壤性水稻土理化性状、重金属含量及微生物生物量的影响。通过田间小区长期定位试验,一次性施入不同量生物质炭(0,10,20,30,40t/hm2),于2017年9月采集各处理表层土样(0—15cm),研究土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量的变化。结果表明:生物质炭添加对土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量均有显著影响。与对照相比,供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物质炭添加量的增加而增大,增幅分别为5.11%~18.43%,37.62%~104.31%和1.72%~22.41%,而有效磷和铵态氮含量随生物质炭添加量的增加呈先增大后减小趋势,分别在生物质炭添加量为10t/hm2和30t/hm2时达到最大值。随生物质炭添加量的增加,土壤有效态Cd和有效态Pb含量均呈降低趋势,而土壤有效态As含量呈先增加后减少的趋势,三者均在生物质炭添加量为40t/hm2时达到最小值。土壤微生物生物量碳、氮和微生物商随生物质炭添加量的增加均呈先升高后降低的趋势,均在生物质炭添加量为20t/hm2时达到最大值。相关分析表明,生物质炭添加量分别与土壤有效态Cd和Pb含量之间呈极显著负相关(P0.01);通径分析表明,生物质炭主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量,而土壤pH、EC、有机质、微生物生物量碳、氮和有效磷主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此,添加适量生物质炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,增加土壤微生物量。研究结果可为提高稻田土壤肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。     

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。     

低丘红壤区重金属污染退化红壤改良的生物效应研究

通过对江西省贵溪市典型重金属污染退化红壤(菜园土)进行盆栽试验显示,施用石灰,特别是施用高量石灰,将土壤pH值调至微碱性,可以显著提高植物的净光合速率,增加土壤微生物量C(其中又以纤维分解菌的变化最为显著);降低土壤有效态重金属的含量,减轻重金属对植物的危害,是现有条件下切实可行的改良措施。     

Factors Affecting Microbial Biomass and Dehydrogenasc Activity in Apple Orchard Soils with Heavy Metal Accumulation

The size of the microbial biomass and dehydrogenase activity were measured in air-dried and rewetted apple orchard surface soils with accumulation of Cu, Pb, and As due to the application of Bordeaux mixtures and lead arsenate. The largest amounts of total Cu, Pb, and As found in the soils used were 1,108, 1,271, and 209 mg kg^-1 soil, respectively. The amounts of 0.1 M HCl-extractable heavy metals were strongly correlated with the total amounts, while those of 0.1 M CaCl₂-extractable heavy metals, except for As, increased significantly with decreasing soil pH. The amounts of microbial biomass C and N, expressed on a soil organic C and total N basis, respectively, were each negatively correlated with the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable Cu. On the other hand, the dehydrogenase activity was not affected by the amounts of total and 0.1 M HCl-extractable heavy metals, and was negatively correlated with the amount of 0.1 M CaCl₂-extractable Cu and positively with the soil pH. Higher significant correlations were observed when the dehydrogenase activity was calculated per unit of soil organic C. Thus the microbial biomass was adversely affected by the slightly soluble fractions of Cu accumulated in apple orchard soils, whereas the dehydrogenase activity was affected by the water-soluble and exchangeable Cu of which amount depended on the soil pH. It is suggested that the microbial biomass and dehydrogenase activity expressed on a soil organic matter basis could become useful indicators for assessing the effects of heavy metals on the size and activity of the microbial biomass in soils differing in organic matter contents.     

植被恢复对重金属污染土壤有机质及团聚体特征的影响

采用田间原位试验,研究了不同植被恢复3年对重金属污染土壤有机碳及团聚体结构和稳定性的影响,评价了不同植物修复效果的差异,为农田重金属污染土壤修复中,合理选择植被类型,以及建立评价标准提供理论依据。在某Cu,Cd重度污染农田建立田间小区,施加钝化材料石灰(对照除外)后种植海州香薷(ME),伴矿景天(MS)和巨菌草(MP)3种植物,3年的田间原位修复试验后,分析各处理下土壤有机质含,0.25 mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,团聚体平均质量直径(MWD),几何平均直径(GMD),团聚体稳定率(AR,%)和分形维数(D)等团聚体稳定性指标。结果表明,3年植被恢复后,3种植被处理均提高了土壤有机质含量,提高幅度为2.89%~5.39%,并提高了0.25mm机械稳定性团聚体(DR_(0.25))和水稳定性(WR_(0.25))团聚体含量,提高幅度分别为2.89%~5.39%,6.64%~10.40%和13.34%~17.48%。3种植物处理均可以显著提高土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),其中以巨菌草处理提高幅度最大。在团聚体稳定性方面,3种植物处理均可以提高团聚体的稳定率(AR,%),以海州香薷处理提高幅度最大;植物处理可以显著降低土壤机械稳定性团聚体的分形维数(D),但对水稳定性团聚体的分形维数没有明显的影响。综上所述,采用钝化加原位植物修复可以提高重金属重度污染农田的有机质含量和土壤团聚体的稳定性,改善土壤结构,可以在重金属重度污染土壤修复中推广应用。     

铀污染对土壤酶活性及微生物功能多样性的影响

为研究外源铀对土壤微生态的影响,设置不同浓度(0、10、20、50、100、150 mg·kg^-1)的铀对土壤进行处理,测定各铀处理组中土壤酶活性和微生物功能多样性。Biolog-ECO微平板技术分析结果表明,随着铀污染浓度升高,微生物活性逐渐降低;各铀处理组土壤微生物群落Shannon、Simpson、McIntosh多样性指数均显著低于对照组。铀处理后,六大类碳源利用能力较对照组显著降低,其中酚酸类碳源平均颜色变化率(AWCD)仅为对照组的19.98%。对照组中,微生物对胺类碳源利用能力最高;10 mg·kg^-1铀处理组中,微生物对多聚物类碳源利用能力最高;50、100和150 mg·kg^-1铀处理组中,微生物对羧酸类碳源利用能力最高。酶活性分析表明,随着铀污染浓度升高,碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性均呈下降趋势,而亚硝酸还原酶活性呈先升高后降低的趋势。纤维素酶活性仅在高浓度铀污染土壤中受到抑制。铀处理第30天,酶活性受到的抑制作用最强。4种酶对铀敏感程度依次为芳基硫酸酯酶>碱性磷酸酶>亚硝酸还原酶>...     

Effect of Different Leaf Litters on Carbon,Nitrogen and Microbial Activities of Sodic Soils

This study investigates the effect of single leaf litter of Terminalia arjuna (Ta) and Prosopis juliflora (Pj), mixed leaf litters [Ta, Pj, Azadirachta indica (Ai) and Albizia procera (Ap)] and paddy straw (Ps; Oryza sativa) on chemical properties and microbial activities of slightly sodic (SS), moderately sodic (MS) and highly sodic (HS) soils during 1 year in vitro decomposition process. For this purpose, equal amount (60 g) of single leaf litter [Ta (C : N = 43) and Pj (C : N = 38)], mixed leaf litters [1/4 of Ta, Pj, Ai and Ap (C : N = 30)] and Ps (C : N = 107) was added to equal amount (600 g) of SS, MS and HS soils. After addition of litters, changes in soil organic carbon (SOC), available nitrogen (N_av), microbial biomass carbon, nitrogen, soil respiration, microbial quotient (C_mic : C_org) and metabolic quotient (qCO₂) were observed at 2 months intervals for the whole year in greenhouse at constant soil moisture. The respective annual increase, at the end of the experiment, in SOC and N_av was highest in MS soil (40% and 45%), whereas soil microbial biomass and soil respiration showed decreasing trend from HS soil (39% and 29%) to SS soil (28% and 21%). The highest SOC was mineralized in the MS (42%) and HS (32%) soils containing litter of Ta; although greater (20%) accumulation of SOC in SS soil was noticed with mixed leaf litters. The study reveals that MS and HS soils comparatively showed fast decomposition of litters and significant increase in carbon, nitrogen and microbial activities. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

天水市蔬菜大棚土壤重金属污染特征及生态风险评价

[目的]对甘肃省天水市蔬菜大棚土壤重金属污染程度和生态风险进行评价,为该地区设施农产品安全生产提供科学依据.[方法]以天水市大棚蔬菜主产区21个乡镇的362个土壤样品为研究对象,用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定As,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb,Hg含量,采用内梅罗综合污染指数和潜在生态风险指数对蔬菜大棚土...     

铀尾矿周边污染土壤微生物群落结构与功能研究

为给铀尾矿周边污染土壤环境监测及生态修复提供科学参考依据,以我国某铀尾矿周边的污染土壤为研究对象,采用常规稀释平板法和Biolog—Eco微平板反应系统研究了高、中、低污染区的土壤微生物群落结构及功能多样性。结果表明,放射性污染从高到低的各级取样点的三类微生物数量大小为细菌〉真菌〉放线菌;与对照相比,各样点的AWCD下降了37．6％~92．0％,AWCD、Shannon指数（H）、Simpson指数（D）与放射性核素的含量基本呈反比关系,而与有机质、全氮、碱解氮显著正相关;不同土壤微生物群落问的代谢特征随着污染程度的变化而变化,主成分分析表明这种变化主要体现在碳水化合物上。