土壤及铁锰结核中锰氧化菌的氧化特性分析

利用从土壤铁锰结核及其附近土壤中分离筛选得到的4株锰氧化菌,研究了不同pH、Mn(Ⅱ)初始浓度下菌株的锰氧化效率及生长情况,并用SEM-EDS及TEM对菌株WHS26、GY16形成的生物氧化锰及水羟锰矿进行了表征.结果表明,pH及Mn(Ⅱ)初始浓度对菌株的锰氧化效率均有影响,4株菌在pH 7~8、Mn(Ⅱ)初始浓度为10~20 mmol·L-1时,锰氧化效率最高;GY16、WHS26形成的生物氧化锰的形貌与化学合成的水羟锰矿存在明显差异,前者呈胶膜状附着在菌株表面,后者呈结晶态.该结果可为生物氧化锰应用于重金属污染修复提供技术支撑.     

北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析

通过对北京市蔬菜和菜地土壤镉含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤镉含量及其健康风险,并筛选出抗镉污染能力强的蔬菜品种.根据蔬菜的消费量同时兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地(采集蔬菜及土壤样品)和蔬菜批发市场(蔬菜样品)共采集97种蔬菜363个样品和54个土壤样品.研究发现:北京市菜地土壤镉积累明显,其范围为0.091～0.971 mg·kg-1,其算术均值和Box-Cox均值分别为0.229和0.187 mg·kg-1,其中有两个样点土壤镉含量(0.971和0.886 mg·kg-1)超过<土壤环境质量标准>(GB15618-1995)中的二级标准(0.6 mg·kg-1);北京市蔬菜镉含量范围、算术均值和Box-Cox均值分别为0.1～101.4、12.8和10.0μg·kg-1;叶菜类和根茎类蔬菜的镉平均含量显著高于瓜果类和特菜;北京市本地产蔬菜与市售外地产蔬菜的镉含量没有显著差异;裸露地蔬菜镉含量显著高于设施蔬菜;小白菜、辣椒、茄子、萝卜和大白菜镉富集系数较高,其抗镉污染能力较弱,而冬瓜、黄瓜、叶甜菜、大葱、云架豆、甘蓝、西红柿等镉富集系数较低,其抗镉污染能力较强.北京市居民每人从蔬菜中摄入镉的量为12 2μg·d-1,蔬菜镉对北京市部分人群存在一定的潜在健康风险.     

北京市不同土地利用方式下土壤锌的积累及其污染风险

通过对北京市菜地、稻田、果园、绿化地、麦地、自然土壤以及公园等7种土地利用方式共630个土壤样品的调查分析,探讨了不同土地利用方式对土壤锌积累的影响。结果发现,不同土地利用方式下锌含量存在较大差异,在7种土地利用方式中,土壤锌的平均含量从高到低依次为:公园>果园>稻田>绿化地>菜地>自然土壤>麦地。占样点大多数的麦地和自然土壤的锌含量与背景值没有显著差别,而公园、果园、稻田和菜地土壤锌含量则显著高于背景值。与土壤锌含量基线值相比,公园、果园、菜地土壤超标率分别为25.8%、23.8%、9.7%,其它利用方式的土壤超标率并不严重。石景山、昌平、朝阳、丰台4个区是超标样点集中分布的地区。金属冶炼、交通以及垃圾填埋可能是导致土壤锌含量增加的重要因素。     

北京市凉凤灌区土壤重金属的积累及其变化趋势

其含量的几何平均值(0.147mg·kg-1)为北京市土壤Hg背景值(0.0576mg·kg-1)的2.5倍.除Cd、Ni外,其它5种重金属都存在不同程度的积累现象(超过基线值),Hg的超标率(超过基线值)高达34.5%;Pb、Cu次之,超标率分别为8.86%、8.33%;Zn、Cr、As污染相对较轻一些,超标率为2.41%、1.20%、1.19%;没有发现Cd、Ni污染问题.与20世纪70年代中期的调查结果比较发现,经过近30年后,该地区的土壤Hg、Pb、Cu、As含量分别增加了11.4%、40%、26%、9.0%.结果表明,污水灌溉是导致土壤重金属积累的重要原因之一,Hg、Pb是该灌区土壤中需要优先控制的重金属.     

保水剂性能及其农用安全性评价研究进展

保水剂能够吸收其自身体积和重量数倍的水分从而增加土壤含水率、改善土壤团粒结构、提高肥料利用效率,促进农作物生长,在节水农业生产等方面具有广泛的潜在应用价值.本文介绍了国内外保水剂的种类、性能、在农业中的应用等方面的最新研究进展,评述了保水剂对土壤的物理性质、作物生长的影响,并指出其中存在的问题.鉴于保水剂使用不当对土壤环境曾造成危害,因此本文提出在保水剂的应用环节中,在注重其保水性能的同时,还应借鉴化学品环境安全评价的方法,系统评估保水剂的使用对土壤生态可能造成的影响,特别是对土壤微生物生态的影响,避免盲目投入造成的土壤板结、土壤肥力下降等不利影响,填补保水剂对环境影响研究的空白.     

不同氧化锰矿物与砷的交互作用

利用从土壤铁锰结核中分离筛选得到的1株锰氧化细菌(芽孢杆菌,Bacillus sp.)GY16合成生物氧化锰,与化学合成的水钠锰矿进行比较,研究了不同氧化锰对As的氧化吸附特征.结果表明,生物氧化锰和化学氧化锰对As(Ⅲ)均有强烈的氧化作用,化学氧化锰对As(Ⅲ)的氧化速率要高于生物氧化锰,而单位物质的量的生物氧化锰对As(Ⅲ)的氧化量可达化学氧化锰的5倍,并且对As(Ⅴ)有非常明显的吸附作用,而化学氧化锰对As(Ⅴ)的吸附量则非常少.此外,随着生物氧化锰与As(Ⅲ)/As(Ⅴ)反应的进行,生物氧化锰对As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的氧化吸附速率均逐渐降低.随着pH的增加,生物氧化锰对As(Ⅲ)的氧化量及As(Ⅴ)的吸附量均呈现出明显的下降趋势,但是化学氧化锰对As(Ⅴ)的吸附量却有微弱的增加.研究结果可为生物氧化锰应用于环境修复提供可靠的技术支撑.     

土壤微生物对环境胁迫的响应机制

微生物在生态系统物质循环和能量流动过程中起重要作用.研究土壤微生物对各种环境胁迫的响应有助于认识微生物对环境变化的适应与演变机理,维持土壤生态系统功能的稳定.土壤微生物群落多样性是衡量土壤生态系统稳定性的一个重要指标.多数研究表明,土壤微生物群落多样性越高,土壤生态系统越稳定.本文在总结土壤微生物群落多样性及其与环境胁迫响应关系的基础上,进一步讨论了土壤微生物对环境胁迫响应的生态学机制,包括:①抗性微生物的出现及抗性基因的水平转移.该过程导致了土壤微生物群落结构和多样性的改变,产生了更多抵抗能力较强的微生物类群,从而达到对外源干扰的适应,使土壤微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力随之提高.②土壤微生物群落功能的冗余.这些冗余程度越高,冗余组分缓冲维持生态系统正常功能的能力越强,从而提高微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力.研究土壤生态系统的稳定性与微生物多样性之间的关系,不仅有助于揭示土壤生态系统稳定性的内在机制,为合理调控提供科学依据,也可以为土壤环境质量管理提供参考.     

湖南采矿区和冶炼区水稻土重金属污染及其潜在风险评价

对湖南省9个县市采矿区和冶炼区附近的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb进行了调查和分析.结果表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb的含量呈对数正态分布.单因子污染指数法评价表明,在所调查的区域中,有6个县市矿区和冶炼区附近的水稻土受到Cd的严重污染,其它地区的水稻土分别受到Cd、As、Cu、Zn和Pb不同程度的污染,其中衡阳常宁市水口山铅锌矿区和株洲清水塘冶炼区附近的水稻土受到重金属的严重污染.潜在风险评价表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中Cd潜在风险参数最高,其次是Pb和As.衡阳常宁水口山铅锌矿、株洲清水塘冶炼区、娄底冷水江锡矿和湘潭锰矿附近的水稻土中重金属的潜在生态风险参数很高,具有很高潜在风险程度;永州道县冶炼区水稻土中重金属的潜在生态风险程度为较高程度;郴州柿竹园铅锌矿.常德石门雄磺矿、益阳赫山区金矿区和岳阳临湘铅锌矿区附近的水稻土的重金属潜在生态风险为中等程度.     

水稻土甲烷氧化菌对镉胁迫的响应

重金属污染影响土壤微生物群落结构与活性,间接影响土壤碳（如CO2、CH4）的生物地球化学循环和全球气候变化。甲烷氧化菌氧化消耗CH4,降低大气中CH4含量,在缓解由温室气体导致的全球温暖化方面起着重要作用。本研究通过短期土壤培养实验,比较研究了不同强度重金属镉（Cd）胁迫下,水稻土中甲烷氧化菌的多度、群落组成及其氧化CH4潜势的差异。结果表明,添加Cd含量越大,水稻土氧化CH4潜势越弱,甲烷氧化菌pmoA基因拷贝数显著减少;甲烷氧化菌多度与水稻土氧化CH4潜势之间存在显著正相关关系（P〈0.001）。群落组成分析发现,在相对低含量Cd（1 mg.kg-1）条件下,有新的甲烷氧化菌菌属出现,而添加较高含量Cd（10 mg.kg-1）时甲烷氧化菌种类减少。总之,Cd胁迫降低水稻土中甲烷氧化菌多样性及其氧化CH4潜势,可能导致原位CH4消耗减少,从而增加稻田CH4排放。     

北京市土壤重金属含量背景值的系统研究

在大规模、系统取样布点的基础上,从803个土壤样品中选出其中120个的"清洁"土壤样品,分析统计后提出了北京市土壤重金属的背景值.研究结果表明,北京市土壤As含量的背景值为7.09 mg/kg、Cd为0.119 mg/kg、Cr为29.8 mg/kg、Cu为18.7 mg/kg、Ni为26.8 mg/kg、Pb为24.6 mg/kg、Zn为57.5 mg/kg.与以前研究中所提出的背景值相比,本研究新提出的土壤Cd背景值提高125%,Pb和Ni的背景值没有明显的差异,但是As、Cr、Cu、Zn的土壤背景值则降低19%～55%.