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。     

苎麻对农田土壤中汞、镉的吸收累积特征研究

为了评价非食用性经济植物苎麻对农田土壤中汞、镉的累积修复效果,本研究采集了46个种植于某汞矿区周边的汞、镉复合污染农田土壤的苎麻样品,分析了苎麻及对应土壤样品中汞、镉含量,计算了苎麻对汞、镉的累积系数和转运系数。结果表明:汞在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为58.02~136.97、60.6~560.45、113.26~3 860.51、446.1~1 686.3μg·kg^-1;镉在苎麻根、秆、皮和叶中的含量分布为10.1~1 527.8、7.17~1 203.63、11.57~1 838.14、77.12~842.41μg·kg^-1。麻皮和麻叶中的汞含量明显高于根部;而镉较均匀分布在苎麻的根部、麻秆、麻皮及麻叶。汞和镉在对应土壤中含量分布为0.381~9.040 mg·kg^-1和0.131~7.814 mg·kg^-1。苎麻地上部对汞的累积系数范围为0.017~4.826,转运系数范围为0.583~22.595,苎麻地上部对镉的累积系数范围为0.011~3.725,转运系数范围为0.055~16.175。麻皮的汞累积系数明显高于根部和麻秆;而苎麻各部位的镉累积、转运系数无明显差别。土壤中的DOC含量上升会导致苎麻麻秆、麻皮中汞含量的下降,土壤pH的下降会促进苎麻的麻秆、麻皮两个部位对镉的吸收累积。     

矿区重金属污染对土壤环境质量微生物学指标的影响

通过野外土样采集及室内测定，研究了浙江哩铺铜矿区重金属污染对土壤的微生物指标的影响。结果表明，与对照土壤相比，矿区土壤微生物参数发生了明显的改变，微生物呼吸速率减弱，生物量降低，生理生态参数Cmic/Corg下降、qCO2值明显升高；酶活性多表现为抑制作用，以脱氢酶、脲酶、磷酸酶最为敏感。反映出微生物学特征可作为矿区土壤环境质量变异的有效指标。     

土壤pH、水分及温度对长期污染土壤中苯并[a]芘动态变化的影响初探

以受多环芳烃长期污染农田土壤中苯并[a]芘(B[a]P)为研究对象,采用室内模拟试验研究了pH、水分和温度对土壤中B[a]P的动态变化的影响。结果表明,供试污染土壤中B[a]P能被土著微生物快速去除,其消减过程受到pH、水分和温度的影响。初始pH为4.6、5.9和7.3的泥浆中B[a]P在7天内的去除率分别为43.8%、37.8%和14.0%。在土壤水分为22%、43%、65%和87%田间持水量,温度为28℃条件下培养80天后土壤中B[a]P的去除率分别为42.5%、96.6%、96.3%和34.3%。在土壤pH为4.5,土壤水分为60%±5%田间持水量,温度为25℃和40℃条件下土壤中B[a]P的半衰期分别为33天和16天。可见,pH、水分和温度等环境条件对土壤中B[a]P的消减过程具有明显的影响,可通过人为调控强化B[a]P污染土壤的生物修复。     

石墨烯施用后对土壤酶活性及土壤微生物群落的影响

将不同浓度的纯石墨烯和氧化石墨烯(0、100、1 000 mg/kg)分别加入潮土和红壤两种土壤中,培养56天后测定潮土和红壤中的脲酶、过氧化氢酶活性,微生物功能及遗传多样性变化。结果表明,培养0、7、14、56天后,100和1 000 mg/kg浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土的脲酶和过氧化氢酶活性没有显著的影响。两种浓度的石墨烯和氧化石墨烯对红壤和潮土微生物的AWCD指数没有显著的影响,且两种土壤之间未表现出差异。对添加0、200和1 000 mg/kg氧化石墨烯的潮土进行DGGE测试分析,处理组与对照组相比增加了3个条带,测序分析认为这3个条带与鞘氨醇单细胞菌属和未被培养的细菌类似,可见氧化石墨烯对土壤中微生物有一定的影响,能引起耐受菌数量的增加。     

基于知识图谱分析的污染场地研究现状与发展趋势

为了解国内外污染场地相关研究状况,利用知识图谱工具VOSviewer、CiteSpace与HistCite对Web of Science核心合集数据库中发文的主要国家（地区）与机构、主要发文期刊、主要研究学者、重要文献和研究热点及其变化趋势等进行了计量分析。结果表明：（1）污染场地的研究涉及多个国家之间相互合作,发文机构中中国科学院、橡树岭国家实验室、滑铁卢大学、中国科学院大学与亥姆霍兹环境研究中心在该研究领域合作广泛。中国于近五年发文量超过美国,成为该领域发文最多的国家。（2）污染场地研究的主要发文期刊有Science of the Total Environment、Chemosphere、Environmental Science & Technology、Environmental Science and Pollution Research等,Naidu Ravi、Huang Guohe、Megharaj Mallavarapu等是该领域发文较多的研究学者。污染场地前十（TOP 10）的重要文献中,生物修复相关内容中占据了较高比例。（3）关键词聚类网络主要可分为污染场地生物毒理研究、土壤重金属及修复技术、污染物环境行为及水体修复、有机污染物生物修复等4类。（4）文献计量的结果分析表明土壤与地下水均为污染场地有害物质重要承载体,污染场地中土壤和地下水具有一体性,如果忽视了对地下水中污染的修复,则可能会导致场地的二次污染。重金属与多环芳烃是污染场地重点关注的污染物,我国目前重金属污染防治工作依然不容乐观,需要进一步加强和落实相应工作。寻求高效绿色的修复技术仍是解决污染场地问题的一个重点,提升微生物修复技术在有机污染场地修复中的应用价值,具有重要意义。     

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。     

噬氨副球菌HPD-2对苯并[a]芘的降解特性及代谢途径初探

通过溶液培养的方法初步探讨了噬氨副球菌HPD-2对苯并[a]芘(B[a]P)的降解特性及代谢途径。结果表明,噬氨副球菌HPD-2对B[a]P的降解率随其初始浓度的增大而逐渐减小。当HPD-2在B[a]P初始浓度分别为5.0、50.0mg/L的培养液中生长5天后,B[a]P的降解率分别为66.1%和31%。经衍生化后GC-MS鉴定结果发现,8-羧酸-7-羟基芘和双羟基菲为噬氨副球菌HPD-2降解B[a]P的两种主要代谢中间产物。     

废旧电子产品拆解区农田土壤Cu、Zn、Pb、Cd污染特征及空间分布规律

信息技术产业的发展,带给人们生活便利和享受的同时也产生了新的环境问题———电子垃圾。电子垃圾具有资源再生性和潜在环境污染性的双重特点。它不仅具有金、铜、铝、银等多种贵金属以及塑料的回收利用的价值,还含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚等大量有害物质[1]。如果回收利用处置不当或者任意丢弃,则将成为重要的环境污染源而危害生态和人体健康及生命安全[2]。农田重金属污染在环境中难以降解并具有持久性,可通过食物链在动植物体内积累,从而对生物和人体健康构成威胁。长江三角洲某典型区拥有中国最大废旧金属回收产业,并具有完整的工业产业链。链的起端是源于20世纪70年代末的废旧拆解业,终端为电机、轴承等     

长江三角洲地区土壤环境质量与修复研究I.典型污染区农田土壤中多氯代二苯并二噁英/呋喃(PCDD/Fs)组成和污染的初步研究

通过同位素稀释高分辨率气相色谱-质谱方法(HRGC/HRMS)对长江三角洲地区某典型污染区农田土壤中多氯代二苯并二英(PCDDs)/呋喃(PCDFs)组成、含量及毒性当量进行了初步研究。结果表明,该地区农田土壤中PCDD/Fs总含量的平均值达2639·1pgg-1dw,并检测出PCDD/Fs的四氯~八氯多种异构体。根据世界卫生组织毒性当量(TEQ,哺乳动物)计算结果显示,农田土壤中PCDD/Fs的毒性当量为TEQ20·8~21·3pgg-1dw,超过加拿大国家居住环境土壤二英含量控制标准的5倍多,其中2,3,4,7,8-PCDF和1,2,3,7,8-PCDD对PCDD/Fs的TEQ值贡献最大。该地区农田土壤中已经出现一定程度的二英/呋喃污染。