微生物对土壤环境中重金属活性的影响

各种工农业生产和家庭消费引起的重金属在环境中的释放 ,以及由此带来的环境胁迫和破坏 ,呈加剧的趋势 .在全球范围内 ,人类活动引起的Ｐｂ ,Ｃｄ,Ｖ与Ｚｎ的释放量分别是自然情况下的 12 ,5 ,3和 3倍 .Ｓｂ ,Ａｓ ,Ｃｒ,Ｃｕ ,Ｈｇ,Ｎｉ,Ｓｅ等的人为释放量或超过自然释放量 ,或与自然释放量持平[1] .土壤是重金属离子的源和汇 ,土壤中的重金属离子可以多种形态存在 ,如可溶态、交换态以及与不同土壤固相组分如碳酸盐、铁锰氧化物、有机质、残渣物质结合的形态[2 ] .重金属在土壤中的活性和生物有效性受到多种因素的制约 ,特别是各种有机胶…     

生物炭和熟石灰对土壤镉铅生物有效性和微生物活性的影响

以南京近郊某蔬菜基地土壤为研究对象,采用盆栽试验方法,研究熟石灰和生物炭两种钝化剂对镉铅复合污染土壤修复效果以及对土壤微生物活性的影响.结果表明,施加熟石灰和生物炭能够增加土壤pH和有机碳等养分含量,促进Cd、Pb由酸溶态向还原态和残渣态转化,降低Cd、Pb有效态含量.与对照处理相比,熟石灰和生物炭5.0%用量下,Cd有效态含量(DTPA、TCLP和CaCl_2等3种提取态)分别下降37.74%—41.46%和22.22%—31.71%,Pb有效态含量分别下降45.59%—52.82%和35.47%—41.94%.生物炭的施用提高了土壤微生物量碳氮和微生物群落功能多样性,促进微生物对碳源的利用能力,其中生物炭5.0%用量下土壤微生物活性最高.熟石灰和生物炭的添加显著降低小白菜可食部位和根部对Cd、Pb的富集,与对照处理相比,可食部位Cd、Pb含量分别下降7.14%—47.62%和45.93%—74.82%,但所有添加钝化剂处理小白菜可食部位含量均超出国家安全食用标准.     

生物炭对土壤重金属形态及生物有效性影响的研究进展

考察生物炭施入土壤后重金属形态以及生物有效性的变化是土壤学近年来的研究热点.重金属形态变化是衡量其生物有效性的一个较为重要的指标.将生物炭添加到土壤-动植物系统中,并评估重金属生物有效性有利于推进生物炭应用于土壤改良及重金属修复.因此,本文首先收集了大量关于生物炭对土壤重金属形态含量变化的数据.统计发现,生物炭添加下土...     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

土壤改良剂和红麻联合修复对多金属污染土壤中微生物群落功能的影响

应用BIOLOG技术对广东省大宝山矿山周边多金属污染土壤修复过程中微生物生态特征的变化进行分析.结果表明,种植红麻(Hibiscus cannabinus)前施用改良剂可以显著提高土壤微生物活性,各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石≈粉煤灰、白云石、石灰石和对照(未施用改良剂),其中施用有机肥+石灰石对提高多金属污染土壤微生物的代谢多样性有显著效果;种植红麻后各处理土壤微生物活性由大到小依次为有机肥+石灰石、粉煤灰、石灰石、对照和白云石,有机肥+石灰石和红麻联合修复对增加土壤微生物活性的效果更显著;种植红麻后,施用有机肥+石灰石可以刺激根系分泌L-丝氨酸、4-羟基苯甲酸和L-精氨酸等碳源,使微生物对胺类和氨基酸类碳源的利用能力大幅提高.各处理土壤微生物对糖类、氨基酸类和胺类等碳源的利用能力增强,有助于重金属污染土壤的生态修复.     

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。     

重金属污染对土壤微生物生态功能的影响

数量庞大、种类繁多的土壤微生物作为地球化学的物质循环与能量转换的主要参与者,其自身及所参与的生化过程都会受到重金属污染的严重影响.通过研究土壤重金属污染的微生物生态效应,可以建立重金属污染土壤的微生物评价指标体系,而评价体系的建立有利于土壤环境质量的监测与风险评价.论文就重金属污染对土壤微生物生物量及其多样性,对有机质降解、N传输、酶活性等微生物过程影响的研究现状进行了较全面系统的评述.在此基础上,提出了该类研究中存在的问题,包括研究区域南多北少的问题以及研究中难以排除其他环境因子干扰等问题.针对这些问题,论文指出以后应进一步加强分子手段的多方位应用并建立综合可行的被污染土壤的微生物评价体系.     

施用生物炭对土壤微生物的影响

作为生物质材料的热解产物,生物炭被认为是很有前景的环境污染治理与生态修复材料.多方面的研究说明,生物炭的多孔、大比表面积、丰富的官能团等性能,使其具有"锁定"碳,固定土壤污染物,改善土质等功能,从而从土壤物理化学的角度证实了生物炭在土壤污染治理与改良方面的作用,但至于生物炭对土壤微生物的影响及其长期效应尚处于起步阶段.本文总结分析了近年来国内外生物炭与土壤微生物相关的研究成果,得出生物炭能通过改变土壤资源储备(如可利用C、营养物质、水分等)、非生命成分(如p H、CEC等)等理化性质,加快土壤细菌和真菌的生长与繁殖,影响土壤微生物群落结构和功能.可见,生物炭土地利用的优点不容置疑,为了实现其规模化应用,生物炭的施用剂量、生物炭-微生物-污染物的作用机理等问题亟待深入地研究,生物炭对土壤微生物及养分循环的长期影响还有待于系统地展开.     

钝化剂对土壤砷、铅、镉的人体生物有效性的影响研究

摄入污染土壤是人体砷、铅和镉暴露的重要途径,向土壤中施加钝化剂可降低重金属的人体生物有效性,进而对土壤重金属污染及其健康危害进行有效防控.然而,评估向土壤中直接施加钝化剂对砷、铅和镉人体生物有效性的调控效果的研究仍缺乏.本研究选取湖南中西部3个矿区土壤,将9种钝化剂以1％比例施入土壤,开展小鼠活体实验,以肝肾为生物终点...     

多氯联苯复合污染土壤的微生物群落结构多样性变化

土壤微生物群落结构多样性是指示土壤生态系统稳定性及其功能的重要传感器。采用磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)方法,对长江三角洲地区某POPs高风险区PCBs长期复合污染土壤的微生物群落结构多样性进行了初步研究。结果表明,PCBs重度污染土壤中格兰氏阴性菌(16:1w9、cy17:0等)和厌氧微生物(18:1w7)的PLFAs组分含量较多,而格兰氏阳性菌(如i15:0、i17:0等)、放线菌(16:0(10Me))及真菌(18:2ω6,9)和好氧性微生物的PLFAs含量较低,表明PCBs污染土壤中微生物群落结构与组成发生了明显变化。这一结果为PCBs降解微生物资源的定向筛选提供了科学依据。     

Shifts in Microbial Communities, Microbial Biomass and Organic Matter Mineralization for Three Mediterranean Soils Contaminated By Metals

Microbial communities (phospholipid fatty acid pattern, bacterial growing strategies, eco-physiological index (EPI) and total bacteria counts, as a number of heterotrophic cuhurable bacteria), substrate-induced respiration (SIR), and nitrogen mineralization were studied in three Mediterranean soils at three different depth levels (A, B and C). Soils were experimentally treated with a final concentration of 1000 ppm of trace metals (Cu²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cr³⁺ and Cd²⁺). Soils were stored in 571 plastic containers for one year, and watered with 1001 during this period. Leachate was recovered through a bottom tap. Samples of the three depths were studied. Soil microbial communities showed different effects to other studies presented in the literature, but carried out on non-Mediterranean soils. Dramatic differences were found between treated soils and untreated ones, but not between soils or horizons. the treated soil displayed a decrease in CFUs, SIR N-mineralization and EPI together with a dominance of r-growing strategists. the relative moles percent of several PLFAs, especially 15:0, 16: 1ω7, cy17: 0, br18:0 and 18: 1ω7 decreased because of the pollution of soils, whereas 10Me16, 18:2ω6, cy19:0, i16:0 and br17:0 showed higher values than in untreated soils.     

Shifts in Microbial Communities,Microbial Biomass and Organic Matter Mineralization for Three Mediterranean Soils Contaminated By Metals

Microbial communities (phospholipid fatty acid pattern, bacterial growing strategies, eco-physiological index (EPI) and total bacteria counts, as a number of heterotrophic cuhurable bacteria), substrate-induced respiration (SIR), and nitrogen mineralization were studied in three Mediterranean soils at three different depth levels (A, B and C). Soils were experimentally treated with a final concentration of 1000 ppm of trace metals (Cu²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Mn²⁺, Cr³⁺ and Cd²⁺). Soils were stored in 571 plastic containers for one year, and watered with 1001 during this period. Leachate was recovered through a bottom tap. Samples of the three depths were studied. Soil microbial communities showed different effects to other studies presented in the literature, but carried out on non-Mediterranean soils. Dramatic differences were found between treated soils and untreated ones, but not between soils or horizons. the treated soil displayed a decrease in CFUs, SIR N-mineralization and EPI together with a dominance of r-growing strategists. the relative moles percent of several PLFAs, especially 15:0, 16: 1ω7, cy17: 0, br18:0 and 18: 1ω7 decreased because of the pollution of soils, whereas 10Me16, 18:2ω6, cy19:0, i16:0 and br17:0 showed higher values than in untreated soils.     

改良剂对重金属复合污染土壤中菜用大豆品质及生理特性的影响

通过盆栽试验,研究了在重度Cu、Zn、Pb、Cd复合污染土壤上,分别施用凹凸棒土(25 g·kg-1)、硅藻土(25g·kg-1)、泥炭(25 g·kg-1)和腐植酸(4 g·kg-1)4种改良剂对菜用大豆(Glycine max)(以下简称大豆)植株生长、籽粒食用品质及叶片生理特性的影响.结果表明:有机物料能有效提高大豆籽粒产量和粗蛋白含量,改善大豆籽粒的食用品质,但黏土矿物对大豆籽粒产量及品质的影响不明显;有机物料、黏土矿物能缓解重金属对植物的毒害,腐植酸、泥炭、凹凸棒土处理大豆叶片苗期SOD活性显著高于对照(P＜0.05),而硅藻土处理大豆苗期SOD活性与对照之间差异不显著(P＞0.05),但成熟期SOD活性却显著高于对照(P＜0.05).除腐植酸处理外,添加其他改良剂处理苗期、成熟期大豆叶片叶绿素含量与对照之间差异均未达显著水平(P＞0.05);腐植酸降低大豆籽粒中重金属含量的效果最好,该处理大豆籽粒中Zn、Cu、Cd、Pb含量分别比对照降低28.8%、21.6 %、35.0%和12.5%,硅藻土次之,而添加泥炭、凹凸棒土对大豆籽粒中重金属含量的影响与对照相比未达显著水平(P＞0.05).     

重金属积累对土壤酶活性的影响

研究了华北平原某铅冶炼厂附近农田33个土壤样品中重金属积累对土壤酶活性的影响。结果表明,样品中Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg·kg-1,DTPA态Pb和Cd含量平均值分别为54.1和0.964mg·kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,而Cu、Ni和Zn的有效性和全量与未污染土壤接近;土壤过氧化氢酶活性与DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著的负线性关系(P<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤中Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性增加(P<0.1);土壤脲酶活性与重金属全量或有效态重金属含量无显著相关性(P>0.1)。以上结果说明,利用土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性能够表征基本性质较为一致的土壤中重金属污染程度;与重金属全量相比,有效态重金属对土壤酶活性影响更大。     

电镀污染区植物对复合重金属的富集、转移和对污染土壤的修复潜力

采用野外采样室内分析方法,对重庆市3个电镀厂污染区自然定居的23种优势植物和相应土壤中Cu、Zn、Cr和Ni 4种重金属含量进行测定,揭示了优势植物对复合污染重金属的富集和转移特征。结果表明,电镀污染区土壤中Cu、Zn、Cr和Ni平均含量分别为560.0、722.6、1 364.3和735.7 mg·kg-1,分别为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中三级标准限值的1.40、1.45、3.90和3.68倍。植物对重金属的吸收、富集和转移特性因植物种类、植株部位、污染地及重金属种类的不同而不同,污染地植物吸收的重金属富集滞留在根部较多,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)和野薄荷(Mentha haplocalyx)表现出超富集Cr的潜力,其地上部分Cr平均含量分别为1 559.2和1 914.6 mg.kg-1,生物转运系数分别为1.29和1.58,生物富集系数分别为1.58和1.79,其他植物地上部分Cr含量超过正常植物百倍以上的有14种,平均富集量为376.4 mg·kg-1,变化范围为121.2～694.3 mg·kg-1,地上部分Ni含量超过正常植物百倍以上的有8种,平均富集量为344.1 mg·kg-1,变化范围为220.3～532.1 mg·kg-1。它们是修复电镀重金属Cr和Ni复合污染土壤的理想植物。     

淋洗脱盐对滨海滩涂不同植被演替带土壤重金属的影响

为研究围垦对滨海滩涂土壤重金属的影响,采用土柱实验模拟淋洗脱盐过程,分析了滨海滩涂不同植被演替带(光滩、互花米草滩、碱蓬滩、芦苇滩)土壤在淋洗脱盐前后重金属(As、Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn)含量的变化,评估了围垦可能导致的滩涂重金属流失量。研究表明,淋洗脱盐后,各植被演替带土壤重金属均显著降低,相比而言,Hg、Cr更易淋洗(淋洗率分别为57.2%、49.9%),而Zn不易淋洗(淋洗率18.5%);不同植被演替带土壤重金属淋洗率表现为:光滩互花米草滩碱蓬滩芦苇滩,光滩土壤重金属更易淋洗,而芦苇滩重金属不易淋洗;根据土壤容重、含水率、淋洗率及重金属含量计算重金属流失量发现,不同植被演替带重金属流失量同样表现为:光滩互花米草滩碱蓬滩芦苇滩;除互花米草滩As流失量较高外(19.26 kg·ha-1),其他重金属流失量均表现为光滩最高,光滩围垦可能会造成更多的重金属流失;在仅考虑淋洗脱盐情况下,以江苏省2010~2020年围垦规划270万亩计,仅表层20 cm滩涂土壤,通过围垦即可能导致As、Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn流失2 102.5、7.4、421.3、8 587.9、4 376.3、2 404.3 t,由围垦导致的滩涂重金属流失风险值得关注。     

紫色土丘陵坡地土壤微生物群落的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,以剌槐（Robinia pseudoacacia）天然次生林为研究对象,研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地表层（0~10 cm）土壤微生物群落的季节变化特征。结果表明：1）夏季,土壤微生物总数,细菌数量、真菌数量和放线菌数量最高,分别为16.34×106、16.09×106、10.43×104和14.64×104 cfu·g-1干土,春季次之：11.61×106、11.45×106、5.00×104和10.65×104 cfu·g-1干土,秋季最低：5.87×106、5.78×106、4.67×104和4.08×104 cfu·g-1干土,春、夏和秋3季的差异达显著水平（P<0.05）;2）在培养168 h时,土壤微生物C源平均颜色变化率（Average well color development, AWCD）以夏季最高（1.20）,春季次之（0.88）,秋季最低（0.83）;3）土壤微生物功能多样性表现为夏季明显高于春、秋2季（P<0.05）,夏季的Patrick丰富度指数（R）（28）、Shannon-Wiener指数（H）（3.22）、Simpson指数（D）（0.96）和McIntosh指数（U）（8.20）显著高于春、秋2季（P<0.05）,而春、秋2季的R（23,24）、H（3.06,3.08）、D（0.95,0.95）和U（5.90,5.91）无显著差异（P>0.05）;4）氨基酸类、聚合物类和羧酸C源类是衡阳紫色土丘陵坡地土壤微生物偏好且利用率较高的C源类型;5）主成分分析表明,土壤微生物群落的C源利用可分为2类,一类在夏季,另一类在春、秋2季,其得分系数的分布范围分别为（2.59~6.00,2.43~5.09）和（-7.65~-1.90,-6.38~-3.43）。研究结果为科学评价湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地土壤生境质量退化和恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

重庆市蔬菜基地土壤中重金属含量及污染特征

重庆市蔬菜基地土壤中重金属的平均含量分别为Hg0.185mg/kg．CdO.231mg/kg.Pb21.09mg/kg.As.As7.03mg/kg,Cr47.92mg/kg;部分基地的土壤受到污染．主要污染物为Hg和Cd。由于城市区划的不同,土壤污染程度为近郊区＞工矿区＞远郊区。     

不同耕作制度对土壤中锰赋存形态及其有效性的影响

以花岗岩母质发育的旱地红壤和水稻土为研究对象，探讨了不同耕作制度下土壤中锰的赋存形态及其生物有效性。结果表明：在水旱轮作条件下，土壤中的锰更多地以代换态和晶形铁结合态存在；旱作土壤中的锰则较多地以有机态和无定形铁结合态存在．然而，单位有机质络合的锰量却是水稻土大于红壤。水旱轮作措施具有活化锰的作用，使得土壤中锰有效性更大并且主要以代换态存在。旱作土壤则不同，土壤活性锰除来自代换衣外，尚有大约４５％以有机态或无定形铁结合态存在。     

不同有机物料对有机磷农药污染土壤酶活性及土壤微生物量的影响

农药污染严重影响了土壤的生态和食品的安全,为了解有机物料对农药污染土壤修复的影响,本文采用室内恒温恒湿培养的方法,研究了在有机磷农药污染的土壤中加入葡萄糖、堆肥、秸秆3种不同的有机物料对土壤微生物及土壤酶活性的影响,结果表明：有机磷农药对土壤微生物生物量碳和土壤的呼吸强度都有一定的影响,具体表现为前期（0～3 d）抑制,中期（3～40 d）为促进作用,后期（40 d以后）恢复稳定。加入有机物料后,显著提高了土壤的微生物生物量碳和土壤的呼吸强度,其中葡萄糖、堆肥、秸秆处理分别在第9、30、40天时的土壤的微生物生物量碳最高,在第9、30、50天时土壤的呼吸强度最高。有机磷农药对土壤过氧化氢酶和土壤脲酶影响表现为先抑制后激活,然后恢复的变化趋势。加入不同有机物料后,堆肥和秸秆对土壤过氧化氢酶和土壤脲酶都有促进作用,显著提高了其活性。堆肥处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性分别在0～20 d,20 d为最高,秸秆处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性都在40～50 d为最高。培养结束时（70 d）,秸秆、堆肥处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性要高于葡萄糖、空白处理。葡萄糖处理在前期（0～40 d）对过氧化氢酶、脲酶活性有一定的影响,到后期（40～70 d）同空白之间差异不大。研究结果表明有机物料的加入可以提高土壤微生物量和土壤的呼吸强度,提高土壤酶的活性,对于农药污染土壤的修复具有积极的作用。