生物质炭对土霉素胁迫下小白菜种子萌发的影响

采用土培模拟污染实验,将甘蔗渣炭、菠萝渣炭和木薯渣炭分别以0%、0.1%、0.5%和1.0%的炭土比添加到砖红壤中,研究土霉素胁迫下小白菜种子萌发效应。结果表明:(1)生物质炭促进种子萌发;土霉素在0~300 mg·kg~(-1)胁迫下种子发芽率未受明显影响,300~500 mg·kg~(-1)时受轻微抑制。(2)土霉素为0~100 mg·kg~(-1)时对种子根及芽伸长呈促进作用,促进率最高达33.05%。100~500 mg·kg~(-1)呈抑制效应,最大抑制率63.98%;种子对土霉素的敏感顺序依次为:根伸长>芽伸长>发芽率。(3)在土霉素胁迫下炭土比与种子根伸长呈显著正相关。3种生物质炭对小白菜种子根及芽伸长的促进效果呈:木薯渣炭>菠萝渣炭>甘蔗渣炭。(4)生物质炭和低浓度土霉素共同促进小白菜萌发,对高浓度土霉素毒性有缓解作用。     

生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展

在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解,可产生含碳丰富的固体物质,称为生物质炭。由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学和环境科学的研究热点。综述了生物质炭的一些基本性质及其对土壤环境功能的影响,分析了该领域未来的发展趋势。国内外的研究表明：生物质炭含有大量植物所需的营养元素,可以促进土壤养分的循环和植物的生长;生物质炭一般呈碱性,施用生物质炭可以降低土壤的酸度和有毒元素如铝和重金属对植物的毒性;生物质炭表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团,它们产生的表面负电荷使生物质炭具有较高的阳离子交换量（CEC）,施用后可以提高土壤的CEC;生物质炭对农药等有机污染物和重金属等有很强的吸附能力,可用于污染土壤的修复;生物质炭具有高度的孔隙结构,可以增加土壤的空隙度和保水能力,降低土壤容重,有利植物根系生长;生物质炭是一种含碳的聚合物,主要由单环和多环的芳香族化合物组成,这种结构特点决定了生物质炭具有较高的化学和生物学稳定性,较强的抵抗微生物分解的能力,增强了土壤的固碳作用,减少碳向大气的再释放。该文可为从事农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良与管理等领域的科研人员提供参考。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

改性生物质炭钝化修复土壤重金属污染的研究进展

我国土壤重金属污染形势严峻,已对粮食安全构成威胁.以生物质废弃物资源化利用为基础所制备的生物质炭,因其廉价和高吸附性能等特点,被广泛用于土壤中重金属的钝化.本文基于生物质炭在土壤重金属污染修复方面的研究进展,系统概述了生物质炭的制备和性质以及不同改性方式对生物质炭结构特征的影响,探讨了改性处理在强化生物质炭吸附重金属性...     

热带砖红壤生长的小白菜吸收和累积PAHs的特征

为了了解和掌握热带土壤栽培的小白菜（Brassica rapa L. Chinensis Group.）对多环芳烃（PAHs）污染物的吸收和累积规律,为热带土壤的安全利用及农产品安全生产提供科学依据,于2013 年5-9 月在海南省农垦科学院海口试验站网室内进行了小白菜盆栽试验.各处理土壤分别施加3 种单体 PAHs 的质量分数梯度为0、0.4、0.8、1.6、3.2 mg·kg^-1,撒播小白菜种子出苗后,每盆留苗6 株,自然条件,常规管理,各处理小白菜培养30 d 后收获.小白菜和土壤样品,用超声水浴萃取,层析小柱净化后,利用气相色谱-质谱法测定样品中的3 种PAHs.结果表明,小白菜根和叶中3 种PAHs 累积量随土壤施加质量分数的升高而增加,根部和叶对Phe 最大累积量分别为86.25 ng·g^-1 和37.18 ng·g^-1,而对 BaP 的最大累积量分别为20.78 ng·g^-1 和3.56 ng·g^-1;小白菜根对Phe 与Fla 的生物富集系数较大,且二者无明显差异,但对 BaP 的生物富集系数较小,且差异显著（P=0.006）;3 种PAHs 单体在各种处理土壤中的残留在 84.49%-94.03%之间,各单体之间无明显差异,各处理之间也无明显差异.说明热带土壤生长的小白菜根和叶中3 种单体 PAHs 浓度显著低于其土壤中的浓度,且根部积累3 种单体PAHs 的浓度显著高于其叶中的浓度;小白菜叶对BaP 的吸收和累积量极少;小白菜根更易吸收和累积Phe 和Fla;小白菜生长30 d 后,绝大部分PAHs 仍残留在土壤中.     

棉秆炭对镉污染土壤的修复效果

采用盆栽方法,研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响.结果表明:以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性.在轻度镉污染时,棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快,随着镉污染程度的增加.吸附速率逐渐减慢,吸附量逐渐增加.棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量,可食部镉质量分数降低49.43%～68.29%,根部降低64.14%～77.66%,说明棉秆炭具有修复土壤镉污染,降低蔬菜镉含量的作用,可提高蔬菜品质.     

不同生物质炭对土壤中有效态汞的影响及其吸附特征分析

在汞污染土壤中添加不同种类型生物质炭,研究生物质炭对土壤中有效态汞含量的影响.并通过生物炭对汞离子的吸附动力学模型、等温吸附拟合和吸附前后红外光谱图的变化,探讨不同生物质炭对土壤中汞的吸附行为和机理.实验结果表明,土壤中添加生物炭后,土壤中有效态汞含量显著降低,降低比例达到77.5%—87.1%;而通过生物炭吸附汞离子前后的红外光谱图分析可知,生物炭对汞的吸附主要是通过羟基、羧基和酰胺等含氧酸官能团等.此外,吸附动力学结果显示,生物炭对汞离子的吸附时间在150 min内就可以达到平衡.而准二级动力学方程结果表明,这种吸附是以化学吸附为主.     

张士灌区多环芳烃污染土壤的植物修复

以我国典型污灌区-沈阳张士污灌区某农田土壤为研究对象,进行了土壤中多环芳烃(PAHs)污染物种类与含量的调查研究,分析了PAHs的主要来源.同时,以13种牧草/草坪草为供试植物,开展PAHs污染土壤高效修复植物的筛选工作,修复周期约为80d.研究结果表明,张士灌区农田土壤受到严重污染,从土壤中分析检测到USEPA 16种PAHs中的13种,含量达2 294 μh·kg-1(干重),远高于荷兰农业土壤的PAHs标准.盆栽试验结果表明,不同植物对土壤中PAHs的去除效果不同,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、黑麦草(Lolium perenne L)、巴林(Poa pratenstis L.)、高羊茅(Festuca data.Kengex E.Alexeev)和白三叶草(Trrifolium repens L.)等植物对土壤中PAHs去除效果较好,适合用于张士灌区农田土壤的修复与治理.     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃污染土壤的影响

通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源丛枝菌根(AM)真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复多环芳烃(PAHs)污染土壤的影响.结果表明,接种外源AM真菌--苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)36号能够显著提高紫花苜蓿和黑麦草的AM真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与36号菌剂双接种对AM真菌侵染和植物生长无促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的AM真菌侵染率.种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中PAHs的降解,这2种植物接种36号菌剂的处理60天时土壤PAHs降解率分别达42.3%和41.1%,说明36号菌剂可以显著提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用无显著影响,土著菌剂与36号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复效果也无显著影响,但60天时显著提高黑麦草的修复效率.土壤中PAHs降解率与植物根系的AM真菌侵染率呈显著正相关关系(P<0.05),表明AM真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草对PAHs污染土壤的修复效率.     

生物质炭-沼液联合施用对调控氮循环功能基因促进氮素增效的影响

为探讨生物质炭-沼液配施条件下氮循环功能基因调控农田土壤氮素转化并影响农作物氮素吸收利用机制.本试验以浙江省杭州市红黄壤作为研究对象,设置生物质炭和沼液两个因素,探究生物质炭-沼液配施条件下土壤基本理化性质和氮循环功能基因丰度变化情况,刻画功能基因与农田氮素利用率间的耦合关系.结果表明,生物质炭-沼液配施可以显著降低土壤容重,提升土壤pH和土壤氮素含量,其中,高剂量生物质炭-沼液配施(C3B2)处理较单施化肥(COBO)处理铵态氮、硝态氮、全氮含量增幅均达到显著水平(P<0.05).与空白处理(CK)相比,生物质炭-沼液配施(C3B2)处理则显著提高了反硝化功能基因丰度,较单施化肥(C0B0)处理增幅30.98%和44.99%.冗余分析结果显示,铵态氮、硝态氮和有机碳含量对土壤氮循环功能基因影响较为显著,结构方程模型则表明硝化作用功能基因丰度的提升对包菜氮素农学利用率呈现负相关趋势.研究结果表明,在相同养分施用量的条件下,生物质炭-沼液配施可显著提高土壤肥力.氮素和有机碳含量是影响功能基因丰度的关键因素,硝化作用功能基因丰度的降低可以提高农田氮素利用率.本研究结果可以为促进农业废...     

滇池底泥制备的生物炭对菲的吸附-解吸

将滇池草海底泥在不同烧制温度下制成生物炭,并用元素分析法表征其元素组成,溴化钾压片法表征其红外光谱,CO2和N2法表征其比表面积、孔体积、孔径．以菲作为模型化合物来研究有机污染物在生物炭上的吸附一解吸行为,以此深入了解生物炭施用中对有机污染物环境行为和风险的影响．结果表明,生物炭随烧制温度升高,芳香性升高、亲水性降低、...     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

模拟生物质炭老化前后对菲吸持作用的影响

通过实验室培养实验模拟生物质炭的老化过程,探索不同材料制备的生物质炭老化前后对多环芳烃(菲)吸持作用的影响,利用扫描电镜与傅里叶变化红外光谱等技术探究生物质炭老化前后的结构变化.结果表明,生物质炭老化过程中会形成老化层,550℃热解条件下,两种材料制备的生物质炭老化后含氧量增加、CEC增加,对菲的吸附能力均增强,主要与老化后表面羧基减弱和脂肪族官能团增加有关,而老化后稻壳炭的吸附能力更强与醚键的显著增加有关.     

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.     

北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多环芳烃(PAHs)的分布特征及风险评价

以北京市某废弃焦化厂为研究对象,系统采集了6个车间0～4m深的26个土壤样本,利用GC/MS检测了U.S.EPA优控的16种多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs在焦化厂不同车间表层土壤的污染状况和深层土壤中的垂直分布特征并对土壤污染风险进行了评估.结果表明,1)该废弃焦化厂不同车间表层土壤(0～20cm)总PAHs(∑PAHs)的残留量介于672.8～144814.3ng·g-1之间;污染程度排序为:回收车间>老粗苯车间>焦油车间>炼焦车间>水处理车间>制气车间.2)该厂未受扰动的土壤样品显示PAHs主要聚集在表层土壤,并随着土壤深度的增加而迅速减少;其他样点由于土壤扰动,∑PAHs含量最大值出现在第三层土壤(80～180cm);该厂4m深底层土壤仍有高浓度PAHs,∑PAHs含量最高值出现在炼焦车间,达12953.1ng·g-1.3)焦化厂土壤PAHs污染主要集中在3环和4环的PAHs单体上,分别占到污染总量的51.3%和31.7%.4)根据Maliszewska-Kordybach的PAHs总量标准及加拿大土壤PAHs单体治理标准,该厂回收、老粗苯、焦油和炼焦车间表层和深层土壤PAHs含量均达到重污染水平,并对其周围土地带来较大风险,需要治理.     

生物质炭强化土壤中有机污染物的微生物降解及电子传递机制

生物质炭(BC)具有吸附土壤中有机污染物的能力,同时自身具有一定的氧化还原性,对土壤中有机污染物的降解具有重要影响。通过改善土壤理化性质,BC能够增强土壤微生物的活性,在与微生物共同作用下促进土壤中有机污染物的降解。这种促进作用与生物质炭提供的电子转移能力有关。因此,探究有机污染物、生物质炭和微生物之间的电子传递机制,对了解土壤中有机污染物的降解规律十分必要。本研究主要综述了BC增强微生物降解有机污染物及其介导电子传递的机制,并归纳了增强生物质炭介导电子传递能力的方法。另外,本研究还提出了微生物穿梭电子的作用范围与贡献大小、BC的电子交换能力测定标准方法、BC在土壤环境中长期效应等方面的研究和应用存在的不足。本研究对BC在土壤污染治理中的应用提供了重要的参考价值,并为使用BC增强土壤微生物降解有机污染物提供了新思路。     

土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

环渤海北部沿海地区表层土壤中PAHs的污染特征及风险评价

系统采集了环渤海北部沿海地区31个表层土壤样品,利用GC/MS分析了16种USEPA优控多环芳烃(PAHs)的含量和组分特征,运用主成分因子载荷法揭示了其污染来源,并初步评价了其风险水平.结果表明,沿海地区65%的土壤已被污染,最高污染样点PAHs含量达920.4ng·g-1,平均含量309.5ng·g-1,与国内外相关研究比较,处于中低等污染水平.各类燃料的不完全燃烧是该地区土壤中PAHs的主要来源,石油类挥发或泄漏对采油区土壤中PAHs的累积影响显著.     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。