铜绿假单胞菌生物降解特性的研究进展

近年来在环境污染物的生物降解研究方面有了很大进展。铜绿假单胞菌（Pseudomon aslugtrlosa,PA）作为重要的降解菌株之一,具有较强的降解能力,可降解物质种类广泛,在环境污染物的生物降解中具有重要作用并占据重要地位。本文综述了PA的降解特性、代谢途径、遗传基础与酶系及促降解物质在生物降解方面的研究进展。     

基于文献计量的全球生物降解地膜研究进展与热点分析

生物降解地膜是解决塑料地膜残留污染重要途径之一,在农业生产中得到越来越广泛的应用。文章采用文献计量分析与可视化工具,对Web of Science核心数据库中以biodegradable plastic mulch或biodegradable mulching films为主题的文献从发展路径、主要研究力量、研究热点及前沿等方面进行了剖析,以此探讨全球生物降解地膜领域的研究进展和发展态势。结果表明,生物降解地膜的研究发文数量不断增长,尤其2019年以来呈快速增长态势;中国的累计论文发表数量最多（177篇,占全球总发文量的34.44%）,在国际合作网络中占据重要地位,但发文质量及影响力仍需通过创新及研究深度的拓展进行提高;关键词共线分析表明全球生物降解地膜研究热点主要为“生物高分子材料的制备、性质与降解行为”、“生物降解地膜在可持续农业中的应用”、“生物降解地膜对作物生长及产量的影响”以及“生物降解地膜对土壤质量和生态环境的影响”四个方面。从突现词分析可知,生物降解地膜产生的微塑料（microplastics）所引起的土壤污染及潜在环境风险是未来该研究领域的重要方向和热点内容。     

淀粉基完全生物降解材料的研究

将淀粉与大豆渣、PVA等复配制备完全生物降解材料，考察了大豆渣、PVA用量对淀粉基完全生物降解材料力学性能的影响，发现拉伸强度随大豆渣、PVA的增加呈先升后降的趋势，断裂伸长率随大豆渣的增大而逐步下降，随PVA的增加则先升后降。同时还对添加纸粉或碳酸钙对材料力学性能的影响进行了考察，发现两者对材料的增强均不明显，但却显著降低断裂伸长率。当淀粉∶豆渣∶PVA∶甘油∶碳酸钙的比例为60∶10∶6∶10∶2时，所得的淀粉基生物降解材料具有较好的力学性能，其拉伸强度和断裂伸长率分别达到3.5 MPa和60%。所得淀粉基生物降解材料在100%湿度环境中的吸湿率测试表明，加入菜油或硬脂酸单甘酯可使吸湿率有所降低，而试样表面涂覆胶乳层吸湿率降低明显。将所得材料试样在腐殖土上放置7～8 d，试样表面微生物大量生长，菌覆盖率达60%以上。     

热塑淀粉Mater-Bi可生物降解地膜的适用性与降解性能研究

通过霉菌侵蚀法、田间考察法和受控掩埋试验法,对Mater-Bi可生物降解地膜在上海郊区的适用性及其生物降解性能进行了研究。结果表明,Mater-Bi可生物降解地膜由于其高达90%的淀粉含量,能够被霉菌等微生物作为碳源所利用,仅需数天,霉菌菌落即可在该膜表面旺盛生长。在上海崇明岛的气候条件下,Mater-Bi可生物降解地膜的诱导期为60～120d,在田间生产中具有良好的适用性,能够满足上海郊区作物生产的需要。Mater-Bi可生物降解地膜能够被崇明岛当地农田土壤中的微生物迅速降解,在土壤中埋藏90d后,失重率为58.6%。其降解速度在10～20cm耕作层土壤中的最快,90d后失重率即高达84.2%。因此种植季结束后,可生物降解地膜不需要人工或机械捡拾残膜,只需翻耕入土壤即可,最佳翻耕深度为10～20cm。     

棕榈油基可生物降解润滑剂的制备

为制备可生物降解的润滑剂,该文以棕榈油为原料制备三羟甲基丙烷三酯,用气相内标法测定三酯的生成率。通过响应面优化后,三酯的生成率最高为88.75%,经分子蒸馏后,三酯的纯度为98.6%,结构经红外光谱和质谱表征。以分子蒸馏后的产品为基础油,PB-1300（聚异丁烯）、T803B（聚α-烯烃）、BHT（2,6-二叔丁基对甲酚）和司苯-80（山梨糖醇单甘油酯）为添加剂,复配得到成品润滑剂。该润滑剂除低温性能与抗氧化能力较差外,具有很好的黏温性能和安全稳定性、无毒且易生物降解。     

暗棕壤中低分子有机酸的吸附与生物降解研究

低分子有机酸在森林生态系统中普遍存在,在根际和多种成土过程中发挥重要作用,但有机酸发挥作用的能力和效率与其在土壤中的吸附与降解等行为关系密切。本文研究了草酸、柠檬酸和苹果酸等低分子有机酸在森林暗棕壤A1层和B层的吸附及生物降解行为,结果表明,低分子有机酸加入到暗棕壤后迅速被土壤固相颗粒所吸附,其中对草酸的吸附远强于柠檬酸和苹果酸,三种低分子有机酸在暗棕壤A1层的吸附率强于B层;草酸、柠檬酸和苹果酸加入到森林暗棕壤后还能迅速被微生物降解,其中对草酸的降解远低于柠檬酸和苹果酸,暗棕壤对草酸较强的吸附作用可能是其生物降解率较低的主要原因,且三种低分子有机酸在A1层暗棕壤中的生物降解率高于B层。     

营养元素对微囊藻毒素好氧生物降解的影响

通过室内模拟实验,研究了好氧条件下MCLR在太湖沉积物-水体系中的生物降解过程,着重探讨了外加碳源、不同形态的氮源和磷源对该过程的影响。结果表明,好氧条件下沉积物中MCLR经过8 d明显的迟滞期,于第16 d降解到检测限以下,说明太湖沉积物中的土著微生物具有降解MCLR的能力。外加氨氮、硝氮和碳源对MCLR的降解速率均没有显著影响（P≥0.05）,而外加溶解性磷源可显著促进MCLR的降解（P〈0.01）,说明在天然水体沉积物中,磷可能是MCLR好氧降解过程的限制性营养元素。这一结果对于正确评价水体中MC的微生物降解能力以及准确预测MC的浓度变化趋势具有指导意义。     

土壤中微塑料的生态效应与生物降解

塑料污染已成为环境污染治理中重要的一部分,其生态效应和防治一直是近几年污染防治的关注点。由于塑料在环境中较难降解,经过环境中风化等物理作用,这些难以降解的塑料最终形成了直径小于5 mm的微塑料。微塑料作为近几年全球重点研究的污染物,其生态效应和降解方法一直备受关注。除了塑料垃圾污染外,一次性塑料产品、地膜等农用材料的使用,也会造成土壤中微塑料的污染。土壤中的微塑料会通过发生横向和纵向迁移扩大污染范围,加大微塑料在土壤中的污染程度,给土壤微塑料治理带来了很大的挑战。本文从土壤环境、土壤微生物、植物体、食物链等方面综述了微塑料的生态效应,总结了近几年微塑料的危害,探讨了微塑料在植物和食物链中的积累,并且对微塑料沿食物链富集的风险进行分析。土壤微塑料的生态效应主要来自三个方面：塑料的主要成分、塑料合成过程中的添加剂、微塑料在环境中吸收挟带的污染物。微塑料能直接改变土壤的理化性质,影响土壤微生物群落的功能和结构多样性,并且会在植物体内积累,影响植物体健康。微塑料可能会通过饮食、饮水和呼吸等方式进入动物体和人体。除了通过沿食物链传递外,土壤微塑料还能通过扬尘的方式扩散到空气中,从而被食物链中不同...     

牛粪堆肥过程中土霉素降解及其与微生物群落结构的关系

畜禽粪便的堆肥化过程可以有效降解土霉素等抗生素,温度是影响降解过程的主要因素,而复杂的微生物群落常被忽视。本研究以土霉素初始含量0做为对照(CK),探析了牛粪堆肥(TG)过程中60 mg·kg^(-1)的土霉素的降解及微生物群落变化规律。结果显示,经28 d的堆肥处理,土霉素降解率达93.3%,63 d后,降解率达96.7%。微生物群落方面,在土霉素处理中,类芽孢杆菌属、芽孢杆菌属和Thermobacillus在高温期增加,其相对丰度由原料中的0.04%、0和0分别升高到高温期的4.25%、1.16%和1.68%,而在空白组中分别为0.20%、0.02%和0.09%。此外,相关性分析发现芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属以及Chelatococcus对土霉素的降解过程具有较大的效应,证实土霉素在牛粪堆肥过程中的生物降解与微生物密切相关。     

生物降解聚氨酯包膜尿素化肥的研究

以天然吸水剂魔芋为掺杂料,参与合成生物降解型聚氨酯泡沫材料,用作为尿素化肥缓释包膜材料,研究结果表明通过调整魔芋粉的数量、水的份量及控制包膜的厚度,可控制尿素氮的缓释速度及包膜材料的降解速度。用水溶解方法测定试样缓释速率,用埋入法测定包膜材料的降解情况,结果表明该材料能够自然降解。     

微生物菌群JSM004对微囊藻毒素的生物降解

以太湖水华蓝藻中提取纯化的微囊藻毒素（microcystins,MCs）作为微生物生长的碳源和氮源,从富营养化的太湖水体中分离筛选到MCs高效降解菌群JSM004,24h内可以将初始浓度分别为3．64和2．62mg·L^-1的MC—RR和MC—LR完全降解。在研究关于环境因子对JSM004降解效率的影响中,发现菌群JSM004的生长受温度和pH值影响较大,而且其对MCs的降解效率也随之变化。结果表明,在接近实际水体的中性和弱碱性环境中,JSM004对MCs的降解活性最强,加入不同含碳和含氮化合物能够促进混合微生物菌群的生长,但是对MCs的降解却有明显的延滞作用。与对照组相比,MCs被完全降解的时间至少推迟24h。在实验室条件下,JSM004可在72h内完全降解太湖水中高浓度的MCs。研究结果表明微囊藻毒素降解菌群JSM004具有良好的MCs降解效果,有实际应用前景。     

不同生物降解膜对土壤质量的影响

选用巴斯夫、金发和鑫富3种不同生物降解地膜进行埋设试验,以探讨生物降解膜降解产物对土壤质量的影响。结果表明,埋设233 d后,巴斯夫膜降解速度最快,3种膜的降解产物均未引起土壤养分含量降低、生物活性下降和重金属污染,参与不同生物降解膜降解的微生物种类不同。在观测期内,3种降解膜均未对土壤质量造成负面影响。     

棉籽油制备生物柴油的生物降解性能

以棉籽油甲酯、乙酯生物柴油及其与石化柴油形成的调和油为研究对象,采用改进的Sturm试验方法,考察了生物柴油及其调和油的生物降解特点。研究表明：在有氧的水环境中生物降解28 d,棉籽乙酯生物柴油与甲酯生物柴油生物降解率分别达99.7%和99.1%;对甲酯生物柴油而言,生物柴油体积分数为50%和20%的调和油的28 d生物降解率分别为93.8%和80.8%,而乙酯生物柴油体积分数为50%和20%的调和油的28 d生物降解率分别95.7%和81.9%,但在相同条件下,0#柴油生物降解率仅49.9%;生物柴油在调和油中体积比越大,调和油的生物降解速度越快,生物柴油对石化柴油的生物降解具有促进作用。该文对认识棉籽油生物柴油在环境中的消解规律,控制环境污染具有一定的意义。     

稠油降解菌的筛选及其对胶质和沥青质生物降解

以稠油为唯一碳源,从辽河油田石油污染土壤、渣油中,经富集培养,分离筛选出细菌菌株11株、真菌23株和放线菌10株。将在含油培养基上长势良好的菌株进行室内摇瓶实验,发现真菌的降解效果好于细菌,F2006的降解效果最好,14d去除率达到39.8%。在胶质和沥青质污染土壤中,观察真菌F4、F2008、F9902、F2006、F2017、F6和F9904在14d、28d和42d对胶质和沥青质的去除率,测试结果表明,菌株F2006和F2008降解效果较好,在42d时去除率分别达到55.73%和57.62%。两次实验说明,菌株F2006为降解胶质和沥青质的优势菌株,在生物修复中具有较好的应用前景。     

生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响

可降解地膜是解决常规塑料地膜引起的白色污染的有效途径。通过试验研究了生物降解膜自然降解过程及其对玉米生长的影响。研究结果表明：（1）生物降解膜降解60和100d后的降解率分别为1.26%和1.91%,而且降解率随着时间的延长而增加;（2）生物地膜在降解前与普通地膜在提高土壤温度方面有着一致的效果,其增温效应与普通膜没有明显的差异;（3）较CK处理,覆盖生物膜时玉米穗上叶、穗位叶和穗下叶叶面积分别增加了10.83%,9.38%和7.94%,可以促进玉米的生长发育进程;（4）生物膜具有极显著的增产作用,比CK处理增产18.7%,但增产效果与普通膜之间差异不显著。     

新疆地区全生物降解膜降解特征及其对棉花产量的影响

针对残膜污染已经成为新疆棉田最严重的生态环境问题,以广东上九公司提供的3种淀粉基全生物降解地膜为供试材料,在我国西北内陆棉区（新疆石河子）开展了田间试验评价研究。结果表明,由于配方的不同,3种降解膜的降解特性、增温保墒性能以及对棉花产量的影响存在显著的差异性。从地表覆盖试验与填埋试验的结果看,与日本的生物降解地膜（CK2）相比,国内的3种供试地膜品种都表现为降解过快,特别是A膜和B膜,降解最为迅速,C膜降解相对较慢。过快的降解速率显著地影响了3种供试降解膜的增温保墒性能,特别是A膜和B膜,与普通膜（CK1）相比,土壤温度平均低2～3℃,土壤水分低3～5个百分点,3种供试降解膜比较,C膜的增温保墒效果略好。从产量结果来看,与普通膜相比,国内供试的A膜和B膜对产量影响较大,减产幅度分别为20%以上,供试C膜和对照的日本降解膜都表现为增产趋势,但与普通膜产量结果比较差异并不显著。     

五氯酚厌氧生物降解体系中细菌的多样性分析

为了解五氯酚(PCP)降解过程中参与PCP降解的微生物多样性,本文应用16SrRNA基因克隆文库方法对PCP厌氧生物降解体系中细菌群落的组成和相对丰度进行了研究。结果表明,TM7类群的微生物在整个细菌群落中占有最大丰度(48.6%),检测到的序列与在三氯乙烯污染的地下水中检测的克隆子有一定的序列相似性(93.6%)。丰度位居第二的微生物类群为β-变形菌纲(Betaproteobacteria)细菌,其中的一些克隆子(10.8%)与脱氯微生物Dechlorosoma suillum具有极高的序列同缘性(99.7%)。此外,也检测到少数Clostridium属[厚壁菌门(Firmicutes)类群]的微生物。克隆文库中发现许多序列(占整个克隆文库的51.3%)与Gen Bank中已报道的序列具有较远的同源性(小于93.4%),它们可能代表新的微生物。本研究进一步拓宽了对PCP降解微生物多样性的认识。     

基于数字图像技术的土壤孔隙结构定量研究进展

土壤孔隙结构是土壤孔隙的形态大小、数量搭配和空间分布状况的综合反映，其结构的复杂性和异质性决定着土壤水分迁移、气体扩散和生物活动等过程。近年来数字图像技术的发展虽然实现了土壤孔隙结构的直接可视化和定量化，但孔隙提取的精度仍然受采样方法、设备分辨率和分割技术的限制。本文基于现有土壤孔隙研究方法的发展历程，以图像获取、图像分割和量化分析为主线，综述了当前常用土壤孔隙研究方法(间接法和直接法)的基本原理、主要步骤和优缺点，剖析了从图像中提取孔隙结构的分割技术，概括了孔隙结构的常用量化指标，最后针对现有研究方法存在的问题和不足，对未来研究方法的发展方向进行了展望。     

十二烯基琥珀酸淀粉酯生物降解塑料的制备及其性能

为了提高淀粉生物降解塑料的机械性能,本试验研究了十二烯基琥珀酸淀粉酯与二氧化碳树脂复合片材的力学性能和生物降解性能,得出以十二烯基琥珀酸淀粉酯生产淀粉颦料的最佳原料配比:十二烯摹琥珀酸淀粉酯50%,二氧化碳树脂45%,邻苯二甲酸二正辛酯2%,硬脂酸1%,甘油1%,滑石粉1%.性能检测证明,制备的复合片材具有良好的机械加工性能和生物降解性能.     

机械活化醋酸酯淀粉的制备及其生物降解塑料膜性能

为了有效提高淀粉基生物降解塑料的性能,本试验对机械活化1.0 h的玉米淀粉（MAS）进行酯化改性,制备了机械活化醋酸酯淀粉（MASA）及机械活化醋酸酯淀粉/聚乙烯醇的生物降解塑料膜（MASA/PVA）,用傅立叶红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电镜（SEM）分别对MASA的结构、热稳定性、形貌等进行测试和表征,并与原醋酸酯淀粉/聚乙烯醇生物降解塑料膜（SA/PVA）对比研究了塑料膜的力学性能和生物降解性能。结果表明,机械活化淀粉经酯化改性后,结构和形貌都有很大的改变,热性能提高;MASA/PVA塑料膜的性能均比SA/PVA好,以机械活化醋酸酯淀粉（DS=0.1）为原料制备的MASA/PVA塑料膜浸水前的拉伸强度为3.56 MPa,断裂伸长率146.22%,24 h吸水率为134.79%,抗热水性能好,在20 d内该塑料膜土埋生物降解率为45.90%。机械活化预处理有效改善了生物降解塑料膜的性能。