砷污染土壤的生物修复研究进展

土壤As污染已是全球性问题,我国也不例外,对As污染土壤的生物修复已是研究热点,但相关机理仍不完全清楚.本文综述了国内外微生物、蚯蚓、植物在As污染土壤中吸收转化As及其解As毒机理,以及微生物-植物复合系统修复As污染土壤方面实验室内研究情况.目前广泛认为植物修复土壤重金属/非金属污染较有应用前景,可限于甚至是使用超富集植物单一作用下仍有较多缺陷,如通过微生物技术及蚯蚓调节根际微生态,以利于植物在污染土壤中存活或/和吸收更多的As,将极具应用前景.     

砷污染土壤的蜈蚣草修复研究进展

本文评述了As污染土壤的蜈蚣草植物修复及其对As的解毒机制的研究进展,内容着重包括蜈蚣草对As的富集特征,As在蜈蚣草中的赋存形态、迁移及其转化,土壤以及土壤中P、Ca和K等元素对蜈蚣草吸收、转运As的影响等方面。     

土壤中砷吸附机理及其影响因素研究进展

土壤中砷(As)的生物可利用性、迁移、转化及归宿在很大程度上依赖于其在土壤中的吸附反应.本文首先概述了土壤中As污染物的主要形态、价态及其与吸附的关系,较为系统地介绍了土壤中As吸附的主要影响因素和土壤中As吸附机理等方面的最新研究进展,并重点对X-射线吸收精细结构光谱(XAFS)、红外光谱(IR)等现代分析技术和方法在As吸附研究中的应用和进展进行了论述.由于土壤组分与结构的复杂性,As在环境介质中的吸附机理研究目前仍集中在单纯矿物上的吸附行为,为As在土壤中的吸附研究提供了理论基础.X-射线吸收精细结构光谱及红外光谱研究结果证明As在土壤中的吸附主要与含Fe、Al等矿物结合,形成以双齿双核结构为主的配位结构;其吸附机理与土壤矿物及As污染物的价态、吸附浓度等有关,主要包括表面络合反应和表面沉淀作用:但是土壤中As吸附机理研究还需要进一步深入研究.文章最后分析了有关土壤中As吸附研究的发展趋势和重要动向.     

微生物残体在土壤中的积累转化过程与稳定机理研究进展

近年来,关于微生物残体在土壤有机质积累和转化过程中的作用越来越受到研究者的关注。土壤有机质中微生物残体的数量和组成比例变化与土壤有机质的形成、容量大小及周转特征密切相关。对目前土壤微生物残体研究方面的相关进展进行了梳理和总结,在明确土壤微生物残体的来源及其重要性的基础上,介绍了土壤微生物残体定量和转化的表征方法,阐述了微生物残体在土壤有机质积累转化过程中的作用及其主要影响因素,探讨了微生物残体在土壤中的稳定机制,提出了微生物通过同化代谢作用驱动细胞残体积累进而促进土壤有机质积累和稳定过程中亟待探讨的科学问题。期望为进一步探究陆地生态系统土壤有机质周转与微生物过程的相互作用机理提供一定的思考。     

4种形态砷在盆栽水稻中的分布与转化研究

用盆栽实验研究了As(Ⅲ)、As(V)、MMAV和DMAV 4种形态的砷在水稻中的分布和转化规律。通过向土壤中添加4种分别5个浓度的砷,种植5种水稻300盆,获得了水稻根、茎、叶、穗、米中的As(V)、As(Ⅲ)、MMAV、DMAV和总砷的22 500个数据;对比分析了4种形态砷对水稻的生理影响、在水稻中的迁移和转化情况及土壤中的砷与稻米中砷含量的关系。结果表明,4种形态砷的转移转化规律差异较大,对砷的风险评估不能一概而论,应将砷分形态开展研究,科学评价不同形态砷毒性和控制水稻砷风险。     

亚硫酸盐对三价砷在土壤中氧化固定作用机制研究

土壤中硫的氧化还原过程对砷的释放与固定具有重要的影响,但有关硫形态对三价砷(As(Ⅲ))的氧化过程的机制与贡献并不清楚.基于此,本研究以土壤中普遍存在的硫转化中间产物亚硫酸盐为研究对象,研究其对土壤中As(Ⅲ)的氧化固定机制.结果表明,亚硫酸盐显著促进了土壤中As(Ⅲ)的氧化,与对照组相比,10 h内土壤悬液中As(Ⅲ...     

外源As（Ⅲ）、As（Ⅴ）在石灰性土壤中的转化及其对有机碳降解酶活性的影响

砷在土壤中的转化积累特性与其生物有效性密切相关。然而,外源As(Ⅲ)、As(Ⅴ)添加对石灰性土壤中砷的动态转化及其生态毒理的影响仍不清楚。通过设置不同剂量(0、20、50、100、180、280、450和800 mg kg-1)砷的土壤培养试验,采用连续浸提方法、物料袋方法研究了As(Ⅲ)、As(Ⅴ)在石灰性土壤中的动态转化特征及土壤生物学性状对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)响应的剂量效应。结果表明:(1)土壤交换态砷(AE-As)浓度随培养时间延长而下降,而铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)、钙型砷(Ca-As)浓度则明显升高,说明水溶性砷逐渐转化为难溶性砷,且以Ca-As为主,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)处理间差异不显著。(2)过氧化氢酶活性随外源As(Ⅲ)和As(Ⅴ)剂量增加而呈下降趋势(30 d和100 d),蔗糖酶活性随As(Ⅲ)和As(Ⅴ)添加剂量而明显上升(30 d),说明As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对过氧化氢酶有抑制作用,对蔗糖酶有刺激作用;As(Ⅲ)和As(Ⅴ)添加对多酚氧化酶活性影响不明显;As(Ⅴ)处理的过氧化氢酶、多酚氧化酶及蔗糖酶平均活性分别比As(Ⅲ)处理高13.7%、1.9%、1.2%,说明As(Ⅲ)生态毒性大于As(Ⅴ)。此外,通过对土壤各形态砷含量与酶活性进行相关分析可知,蔗糖酶对土壤砷的响应较过氧化氢酶和多酚氧化酶更敏感,可作为石灰性土壤砷污染的指示酶。(3)添加于土壤中的大豆秸秆的降解率随外源砷剂量增加而下降,但As(Ⅲ)和As(Ⅴ)处理间差异不显著。综上可以得出如下结论:不同形态的砷在石灰性土壤中转化、转化为以Ca-As为主,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)处理间差异不显著;外源As(Ⅲ)和As(Ⅴ)对土壤有机碳降解均有明显抑制作用,且As(Ⅲ)对碳转化相关酶的生态毒性大于As(Ⅴ)。     

土壤解磷微生物及其磷素有效性转化机理研究进展

土壤微生物在土壤磷素的转化和有效性中起着重要作用。本文综述了土壤解磷微生物的种类及其对土壤磷素有效性转化的机制,特别是土壤解磷微生物分子生物学机理,以及微生物解磷能力的研究方法等方面的研究进展。     

三七种植土壤中主要污染物累积及微生物特性变化

通过野外采样及室内分析研究了三七不同种植年限土壤中主要污染物积累以及土壤酶活性和微生物功能多样性的变化特征。结果表明:Zn、Cr、Cd、As、Ni、Hg、Cu含量均超过国家土壤环境质量二级标准,其中As、Cd污染程度最严重;随着三七种植年限增加,土壤中重金属Cu、Cr累积量增加。有机氯农药五氯硝基苯及毒死蜱在土壤中也存在一定程度的残留,其平均含量分别为42.6和79.4μg/kg。随着三七种植年限的增加,土壤微生物碳源利用能力逐渐增强,群落物种均一度发生变化,而土壤脲酶、脱氢酶活性呈明显的先提高后下降的趋势。冗余分析表明As、Ni对土壤微生物活性及多样性起主要抑制作用。     

有机肥及复配硫酸盐对土壤-水稻系统砷镉有效性的调控

探索了有机肥(OF)及其与硫酸盐复配(SOF)对砷/镉(As/Cd)复合污染水稻土As/Cd水溶性、作物有效性和赋存形态转化的影响。结果表明,OF处理使土壤孔隙水As(Ⅲ)浓度在淹水前10周内下降明显,但使孔隙水Cd显著增加,使土壤固相As/Cd均向生物有效性较高的赋存形态转化;复配硫酸盐对有机肥所引起的土壤As/Cd水溶性变化和固相赋存形态转化不能产生显著逆转作用,但SO_4~(2-)向S~(2-)的还原转化使土壤硫化砷较对照(CK,不施有机肥或硫酸盐)增加了71%。水稻盆栽试验进一步显示,OF处理使水稻幼苗茎叶和根部As积累量降低44%～47%,但使成熟期水稻糙米总As和白米无机As含量分别增加22%和12%;同时,OF处理显著增加了水稻幼苗Cd累积量并使糙米Cd含量达到CK的1.2倍。复配硫酸盐可明显逆转有机肥所引起的水稻糙米As含量升高,但对糙米Cd积累和白米无机As浓度的增加不能产生显著减控作用。综上,向As/Cd污染稻田中施用有机肥对稻米质量安全所产生的潜在威胁值得引起高度关注。     

土壤中砷的生物转化及砷与抗生素抗性的关联

砷是一种广泛存在于自然环境中毒性较强的类金属元素,农田生态系统中的植物(尤其水稻)很容易吸收积累土壤环境中的砷。植物中的砷沿食物链向高等动物传递,威胁人类健康。除土壤本身的理化性质外,土壤中砷的生物转化也强烈影响砷的生物有效性。目前研究发现异化砷酸盐(As(V))呼吸性还原、细胞质As(V)还原、亚砷酸盐(As(III))氧化、As(III)甲基化和有机砷的去甲基化在土壤砷的生物地球化学过程中起重要作用。随着分析化学和分子生物学技术的进步,最新研究发现土壤生物也参与了砷糖、砷糖磷脂、砷甜菜碱、砷代草丁膦、硫代砷等有机砷的合成,其中三价一甲基砷和砷代草丁膦可作为新型抗生素,但其合成机制及生态学功能有待进一步研究。本文还详细介绍了为适应复合污染环境微生物通过自身的进化对抗生素和重金属形成的四种共选择抗性机制:共抗性,交叉抗性、共调控和生物膜感应,特别提出了土壤中砷污染与抗生素抗性相关联这一新的研究方向。最后对砷生物转化和砷与抗生素共抗机制的未来研究方向做了展望。     

漳州市农业土壤重金属现状、分析及防治

调查漳州市农业土壤重金属Hg、As、Cr、Cd、Pb背景值及污染现状,调查结果,漳州市农业土壤重金属背景值相对较低。其现状为,Hg、As、Cd、Pb含量高于背景值1~4倍(Cr除外),特别是Hg和As为高污染元素。按土壤类型划分,水稻土土类重金属含量高于赤红壤土类(Hg除外);按土地利用方式划分,水田>菜地>果园;按流域划分,九龙江流域农业土壤重金属含量高于非九龙江流域(Cr除外)。污染源以农业污染为主,工业污染相对较轻。     

土壤矿物质吸附砷的研究进展

砷是一种有毒的重金属元素,由于自然和人为的原因,世界上的许多国家存在砷污染问题,因此有关砷污染的研究与控制日益受到人们的关注。本文介绍了土壤砷污染的产生原因及污染状况,重点集中在探讨土壤中的各种矿物质对砷吸附行为的作用机理。这些矿物质包括铁铝氧化物和氢氧化物、锰氧化物、黏土矿物和碳酸盐类。关于砷在各类矿物质上的吸附机理,普遍接受的观点认为:砷氧阴离子与矿物质的表面发生了配位体交换过程并通过共价键的作用,形成了表面配位体。表面配位体以内层双齿双核鳌合形式为主,受矿物质的种类、pH值和氧化还原电位等因素的影响,外层吸附和其他鳌合状态可能存在。砷在土壤矿物质上的吸附效果强烈依赖于体系的pH值,这与吸附的理论模型和数学计算结果相一致。矿物质的种类、组成、结晶状态和表面积等影响了砷的吸附过程和吸附效果。土壤中存在的各种阴阳离子通过与砷阴离子竞争吸附位而影响砷在矿物质上的吸附。     

石门雄黄矿周边农田土壤重金属污染及健康风险评估

湖南石门雄黄矿区环境污染及风险是当前国家环保部门和地方政府极为关注的重要环境问题之一。本研究以该矿区周边农田表层土壤为研究对象,调查分析了矿区周边农田土壤重金属污染状况及其空间分布特征,并采用美国EPA土壤健康风险模型评估了其对人体的健康风险。土壤重金属污染评价结果显示:该区土壤受到中度的As污染和Cd污染,As平均含量为80.26 mg/kg,Cd平均含量为0.55 mg/kg;Cu、Zn、Pb含量均未超过国家《土壤环境质量》的二级标准;综合污染指数显示研究区域为中度污染。美国EPA模型评估结果显示:成人和儿童的日暴露量及非致癌健康风险主要途径均为经手–口摄入,Cd对成人和儿童均不存在非致癌风险和总风险,As对儿童非致癌总风险指数为3.36,造成严重的非致癌健康威胁;经呼吸暴露的致癌风险,Cd对儿童和成人均不造成致癌健康影响,As对成人和儿童的平均致癌风险指数为3.13×10~(-4)和5.58×10~(-4),均存在显著的致癌健康风险,且As、Cd对儿童的健康威胁均高于成人。可见,该矿区周边农田土壤中As、Cd污染及其风险应加强控制与治理。     

pH对砷在贵州红壤中的吸附的影响

本文研究了贵州遵义红壤中pH对砷(As)的吸附和形态的影响。结果表明,当溶液中As的浓度增大时,土壤对As的吸附量增大,吸附率逐渐降低,As从红壤的低能位点位逐渐进入到高能位吸附点位,吸附反应速率减慢。Langmuir方程拟合等温吸附效果较好,可决系数达到0.969 (P < 0.001)。体系pH是影响红壤对As吸附、解吸的重要因素,As的吸附量随着体系pH的升高而降低,吸附态As的解吸量随着体系pH的升高而增大。酸性环境(pH = 4 ~ 6.5)有利于As的吸附,碱性环境(pH = 7 ~ 8.5)有利于As的解吸。     

土壤微生物产电信号评价芘污染毒性的研究

通过向土壤中加入葡萄糖促进微生物产电过程,研究了芘污染条件下土壤产电变化规律。利用双室微生物燃料电池(Microbial fuel cells,MFCs),实时、连续记录芘污染土壤产电电压。产电110 h后结束MFCs运行,采用循环伏安法检测芘对土壤微生物电化学活性的影响;结合PCR-DGGE及测序技术,分析芘对MFCs阳极表面细菌群落结构的影响。结果显示,MFCs产电电量随芘浓度增加显著降低。循环伏安检测显示芘降低了土壤微生物的电化学活性。DNA序列分析表明,阳极细菌与已报道的产电细菌高度相似,包括Sporolactobacillus、Clostridium、Enterobacter、Bacillus及Ethanoligenens。芘降低了Bacillus丰度。     

东北农田黑土中Cd、Pb、As含量空间分异特征分析

采用点面结合方法,研究了东北区农田黑土中Cd、Pb、As含量的空间分异特征。结果表明,三种元素含量的变异系数为Cd>Pb>As。Cd、Pb的平均含量高于其背景值;其中Cd有45个样品超过了国家二级标准限值。Cd、Pb、As含量由南至北未表现出明显的分布规律。对煤矿区周围农田土壤的调查发现,煤矿是其周围农田土壤的主要污染源。采用最优内插法得到了长春市市郊农田黑土中Cd、Pb、As含量的空间分布图,结果表明人为活动显著改变了局部地区Cd、Pb、As的含量,污染源主要为汽车尾气和固体废弃物的堆积。对三种元素垂直分布进行了分析,剖面土层Cd、Pb、As主要来自于表面污染源,向下迁移作用还不很强烈。     

Lichen biomonitoring of trace elements in a geothermal area (central Italy)

The epiphytic lichen Parmelia caperata was used systematically to biomonitor trace elements in the Travale-Radicondoli geothermal field (central Italy). The results showed a very low occurrence of potentially toxic heavy metals such as Cd, Hg and Pb, and relatively high values for As, B, Mo and elements associated with soil dust (Al, Co, Cr, Fe, Mn and Ni). Boron was the principal element of geothermal origin. Arsenic seems to originate both from power plants and adjacent thermal springs. It is concluded that trace element pollution in the area is low.     

江苏中部典型农区耕地环境质量评价及应用研究——以海安县为例

通过对苏中典型县海安的土壤环境质量的监测,对照GB/T18407.1-2001《农产品安全质量 无公害蔬菜产地环境要求》、DB32/T343.1-1999《江苏省无公害农产品(食品)产地环境条件要求》及《土壤环境质量标准》(GB15618-1995) 标准,分别采用Nemerow综合指数法进行评价。结果表明: 全县5.30万hm2耕地土壤符合国家及地方无公害农产品(蔬菜、粮油)产地环境要求,占97.7%;以GB/T15618-1995中土壤自然背景值评价,全县综合污染指数为0.86,属尚清洁,其中1级土壤(清洁)占79.3%,土壤中污染因子分担率依次为As>Cr> DDT> Hg>Cu>Pb>Cd>六六六,主要是少部分老棉区受农药(DDT、Hg、As制剂)轻污染,与70~80年代耕地利用方式及农民的用药有密切的关系,总体表现为里下河>沿海>沿江。通过研究提出了土壤利用与修复的规划。     

Spatial variability of soil contamination around a sulphureous acid producing factory in Russia

Soils around sulphur producing factories may be contaminated with increased Sulphur, Vanadium and Arsenic caused by industrial fall-out. In this study, attention is focused on the pollution around an isolated factory in Russia. Soils, water in ponds and plants have been sampled in different landscape units and at different distances from the factory. An analysis of variance was used to detect the spatial impact of the major polluting factors. Geostatistical procedures were applied to construct probability maps for the exceedance of critical environmental levels. Mineral sulphur, which does barely occur in unpolluted chernozems shows a clear spatial structure, whereas Arsenic and Vanadium did not show any spatial dependencies. Highest values in the soil were observed at 1–2 km from the factory, and are probably caused by the spread from the factory chimney. By means of this study it was possible to estimate the pollution effects of an isolated factory without disturbances from other pollution sources.