喀斯特小流域黄壤硫形态和硫酸盐还原菌分布特征

本文分析了黄壤中总硫、SO_4~(2-)、总还原态无机硫(TRIS)和有机硫的含量,以及硫酸盐还原菌(SRB)类群和数量,目的是阐明西南酸沉降地区土壤中硫形态和SRB的分布特征。结果表明:有机硫是主要的硫形态,SO_4~(2-)是主要的无机硫形态;黄壤剖面不同深度均检出脱硫弧菌属-脱硫微菌属,指示脱硫弧菌属-脱硫微菌属是黄壤中SRB的优势类群;黄壤剖面中SRB数量与TRIS含量增加的深度与SO_4~(2-)-S含量降低的深度基本一致,指示黄壤中存在SO_4~(2-)异化还原反应,并且TRIS是主要产物;生物滞留后剩余SO_4~(2-)的吸附、解吸、淋溶迁移及深层吸附与累积导致剖面底层SO_4~(2-)-S含量增加;酸沉降输入的SO_4~(2-)主要以有机硫和吸附态SO_4~(2-)滞留在黄壤中,在硫的年沉降速率大幅降低后,在较长时期内,黄壤中有机硫矿化和吸附态SO_4~(2-)解吸可能释放大量SO_4~(2-)进入地表和地下水体,与之相关的土壤理化性质变化和水体化学组成改变等方面的环境效应值得关注。     

废黄河口盐沼土硫酸盐还原速率的研究

本文报道了江苏省北部废黄河口滩面盐沼土中的硫酸盐还原速率。两年内,用同位素标记法测定了两块试验地的硫酸盐还原速率。结果表明,它们均有较高的还原速率。积分得大米草地和互花米草地年总还原值分别为77.75mol SO_4~(2-)·m~(-2)和110.3mol SO_4~(2-)·m~(-2)。硫酸盐还原速率高可能有3个原因:①米草地下部分向上层提供大量有机物;②SO_4~(2-)可由渗透潮水补充,不会因SO_4~(2-)亏损而影响还原率;③硫化物浓度保持在低于引起毒害的水平。硫酸盐还原主要终产物是FeS_2。FeS_2作为被还原的临时贮存库,其浓度有季节性变化。此外,还讨论了硫酸盐还原在有机碳矿化中的作用及在盐沼生态系统中能流的意义。     

黄河水沙调控过程中河水溶解性硫酸盐硫和氧同位素组成特征

针对黄河水沙调控过程对黄河流域元素循环的影响问题,选择2012年黄河水沙调控过程中河水硫酸盐作为研究对象,借助硫酸盐硫和氧同位素来识别河水硫酸盐以及排沙过程泥沙水中硫酸盐来源。结果表明,三门峡水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为7.9‰~12.5‰(均值为10.1‰)和4.8‰~8.4‰(均值为7.1‰),小浪底水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为8.5‰~9.1‰(均值为8.6‰)和5.6‰~7.4‰(均值为6.6‰),花园口水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为8.7‰~12.0‰(均值为10.0‰)和6.5‰~8.5‰(均值为7.7‰);黄河水沙调控期间泥沙水硫酸盐硫和氧同位素值随着泥沙含量增加而逐渐降低,显示水库底部沉积物中硫化物和有机硫氧化产生硫酸盐进入河水,这种趋势在三门峡以及小浪底水库水沙调控期间表现明显,但花园口水文站则不明显,可能与伊洛河和沁河支流汇入有关;黄河水沙调控期间河水溶解性硫酸盐重要来源包括石膏溶解、硫化物和有机硫氧化以及生活污水等;黄河水沙调控过程影响河流硫循环过程,导致沉积物中硫化物氧化产生硫酸盐,进而增加下游硫酸盐的输出通量,三门峡水库泥沙排泄引起硫酸盐增加的比例约占24.2%,小浪底水库泥沙排泄引起硫酸盐增加的比例约占8.8%。研究结果为黄河流域人工水沙调控工程对河流元素循环的影响研究提供科学依据。     

深水湖泊沉积物不同形态氮的生物地球化学特征——以百花湖为例

深水湖泊经历氧化及还原环境的交替变化,影响着湖泊水体氮的生物地球化学过程;其底层沉积物中一般具有特有的还原环境,其间氮的生物地球化学转化过程复杂。本文以云贵高原典型深水湖泊百花湖为例,在湖泊水体夏季分层期采集底层沉积物柱体,将沉积物柱体分层处理后,对不同深度沉积物中孔隙水、水溶态和吸附态不同形态氮含量,以及沉积物中颗粒态有机氮(PON)含量和同位素进行分析。结果表明,沉积物柱体孔隙水中的总氮(TN)主要由NH4+-N和有机氮两种形式存在,TN含量为6.9~42.8 mg·L-1,NH4+-N含量为6.6~25.6 mg·L-1。硝态氮及亚硝态氮含量均低于检测限,说明沉积物中硝酸盐经历了充分的反硝化过程以及可能存在的异化还原过程。吸附态NH4+-N含量明显高于水溶态。沉积物中的颗粒有机氮含量为0.22%~0.60%。同时,颗粒有机氮含量在剖面上的变化趋势符合指数衰减模式,表明颗粒态有机氮含量的变化可能经历成岩作用和微生物矿化过程;δ15N-PON值在31 cm以上随着深度的加深逐渐减小,变化范围为3.4‰~10.0‰,平均值为6.4‰,其中以10 cm以上同位素值降低趋势明显,其可能原因与微生物降解活动以及湖泊水体的交换有关。31 cm以下δ15N-PON值的变化趋势与表层相反,则可能是早期成岩作用影响的结果。孔隙水中δ15N-TN同位素值最高,吸附态和水溶态差异较小,且该同位素组成较PON富集15N,可推测孔隙水剖面NH4+-N浓度的升高可能与硝酸盐的异化还原有关。     

贵阳市湖泊沉积物中铁还原菌的季节分布

采用滚管计数法检测了贵阳市红枫湖、百花湖、阿哈湖沉积物不同季节铁还原菌(DIRB)含量,并分析了其pH及有机质等理化参数,检测了其沉积物孔隙水中铁、硫酸根含量。阿哈湖、百花湖和红枫湖沉积物中DIRB含量分别为1.09×104~8.83×105、1.05×104~3.43×105和4.80×103~4.47×105cells·g-1。暖季(6和9月)沉积物DIRB含量高于冬季(2月)1~2个数量级,且表层沉积物DIRB含量与界面水溶解氧含量呈显著相关(P0.05),表明沉积物DIRB含量受溶解氧和温度影响明显。由于受到沉积物中O2、SO42-等其他微生物可利用电子受体的控制,沉积物剖面上DIRB活动区域随着冬夏季节交替有向沉积物上部迁移的趋势。虽然阿哈湖长期受酸性煤矿废水污染,但各湖泊丰富的有机质(60~140 g·kg-1)及适宜的pH(6.2~7.1)为铁还原菌的生长提供了适宜的生长环境,使得水库之间沉积物铁还原菌在数量级上差异不大,但阿哈湖沉积物中铁还原菌生长峰值明显高于红枫湖、百花湖。     

硫酸盐还原一甲烷化两相厌氧消化系统运行工艺条件的研究

以合成废水为基质,研究了采用硫酸盐还原-甲烷化两相厌氧新型工艺处理含高浓度硫酸盐有机废水的系统运行工艺条件.结果表明,酸化-硫酸盐还原反应器的适宜pH为6.5-7.0;500mg/l的S~(2-)使SRB的硫酸盐还原活性下降;208mg/l的[H_2S]_L抑制MPB活性的95.4%;推导出估算气提塔出水回流比R的模型;以得到的工艺条件为依据处理了含19200mg/1的SO_4~(2-)和29400mg/l COD的味精废水.     

酸性硫酸盐土中硫形态转化过程的水分制约作用

分别设土壤田间持水量的30%恒定(FH1)、土壤田间持水量的70%恒定(FH2),一直淹水(INU)、风干后放置(DRY,作为对照)、自然风干(NAD)5个处理进行酸性硫酸盐土室内模拟实验。实验结果显示,水分条件对酸性硫酸盐土中水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫的形态转化有显着的制约作用。淹水环境和过分干燥环境都不利于黄铁矿的氧化及水溶性硫和交换性硫的形成,潮湿但含水量不饱和环境有利于黄铁矿硫向水溶性硫和交换性硫的转换。模拟试验期内,水溶性硫含量的增加速度排列为:FH2>FH1>INU,交换性硫含量的增加速度排列为:FH1>FH2>INU,黄铁矿硫含量的下降速度排列为:FH2>FH1>INU,原状土自然风干(NAD)过程中,水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫之间发生了明显的转化。对不同处理中黄钾铁矾硫、有机硫和元素硫的动态变化也进行了分析。     

海岸盐沼湿地土壤硫循环中的微生物及其作用

硫及硫化合物的动态循环是海岸盐沼湿地的重要组成部分,硫酸盐还原菌(SRB)和硫氧化菌(SOB)是推动硫循环的重要微生物。硫酸盐还原菌把硫酸盐还原为硫化物,同时消耗土壤中的有机物质;硫氧化菌把还原性硫化合物氧化为硫酸盐,缓解土壤中硫化物的积累,它们共同维持硫循环的动态平衡。本文综述了海岸盐沼湿地土壤中硫的存在形式、硫的地球化学循环以及在硫循环过程中扮演重要角色的硫酸盐还原菌和硫氧化菌的生物多样性、活性测定方法及其生态学意义等的最新研究进展,并提出了存在的问题及研究展望。     

环境保护及农业废物利用

日32133通过一种断分离的硫敌盐还原曲和产甲拚官集培并物厌级降解3一扭甚笨甲酸盐〔英万Schnen,5.…1 Areh.Mierobiol一i。。2,155(6)一525一33峨〔译自DBA,i,95,12(1),93一Qos,4〕 用3一氨基苯甲酸(3 ABA)作唯一电子供体和碳源,从海洋沉积物富集得到一种新的革兰氏阴性硫酸盐还原菌mABi,推定为Des牡乙fobac‘“,‘“价sp,。mABi降解5 ABA成CO:和NH。,硫酸盐化学计量还原成硫化物。它亦降解苯甲酸、4一氨基苯甲酸、独基苯甲酸和一些脂肪族化合物。用3ABA作电子供体亦可还原硫化物,但不能还原硫代硫酸盐、硫、硝酸盐或富马酸。m …     

不同形态硫对木榄吸收土壤汞的影响

硫在汞(Hg)的生物地球化学循环中发挥着重要作用。为了解不同价态硫(S、Na_2SO_4、Na_2S)对红树植物吸收Hg的影响,本文以红树植物木榄(Bruguiera gymnorrhiza(L.)Lamk)为研究对象,在受汞污染土壤中添加不同价态(S、Na_2SO_4、Na_2S)和浓度(0、0.1%、1%)的硫,通过土培实验,研究木榄各器官中总Hg和Me Hg的富集特征以及硫对植物吸收汞和甲基汞的影响。结果显示:3种不同价态的硫及其化合物能够提高木榄茎对Hg的吸收,但对根和叶吸收Hg的影响比较复杂且无规律性。硫形态对木榄吸收Me Hg的影响主要在于根部,施硫能提高根中Me Hg的含量。在根部中,硫含量与Hg、Me Hg存在极显著性的正相关性(P0.01),而硫含量与地上部分茎叶中的汞含量相关性并不显著(P0.05)。     

象山港海域硫酸盐还原菌的时空分布及其影响因素

分别于2007年7月(夏季)、11月(秋季)与2008年1月(冬季)、4月(春季),调查了象山港海域的水样(表层海水和上覆水)及沉积物中的硫酸盐还原菌丰度的时空分布特征及主要影响因素.结果表明,水样及沉积物中硫酸盐还原菌实测值的变化范围为30～2300 cells·ml-1,沉积物中的硫酸盐还原菌数量高于上覆水及表层海水;硫酸盐还原菌丰度的平面分布均呈现不均匀状态,人类开发活动较多的地区明显高于其他站点.根据硫酸盐还原菌数量,对底质进行腐蚀性评价结果表明,象山港大部分范围底质具有中等强度腐蚀性.有机质污染、水温、pH是表层海水中硫酸盐还原菌分布的重要影响因素(P＜0.01);上覆水中的硫酸盐还原菌含量与上覆水的营养盐(NO2--N、NH4+-N)呈显著正相关;沉积物中的硫酸盐还原菌含量与沉积物中的石油类呈显著正相关(P＜0.05).     

东海赤潮高发区沉积物中营养盐再生速率的研究

2001年5月和2002年5月在东海赤潮高发区的4个站位(E4、E5、DB6、DCl0)对沉积物表面分别充氮气和空气进行培养,研究沉积物．水界面营养盐交换通量在不同条件下的变化规律,以及该海域沉积物中营养盐的再生对水体中营养盐的贡献．结果表明,各溶解态营养盐在还原条件下的迁移较为活跃．在距离陆地较近的海域,营养盐一般由水向沉积物中扩散,且距陆地越近,交换通量越大;而在上升流区,营养盐多由沉积物中向水中扩散．东海赤潮高发区沉积物是SiO3^2-的源,对初级生产力的贡献占6％．同时,东海赤潮高发区沉积物是氮、磷营养盐蓄积库．该海域沉积物每年从水体中吸附的DIN、PO4^3-分别占长江输入的5．9％、67％,沉积物一水界面对水体中SiO3^2-的贡献占7．8％．       

水体沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)研究进展

水体沉积物中酸可挥发性硫化物 (AVS)是总硫含量中活性最高的部分 ,是沉积物中有毒重金属的重要结合形态 ,它的含量在很大程度上影响着沉积物重金属的生物有效性 ,从而作为沉积物中有毒重金属环境污染评价的一个重要指标 ;就十多年来水体沉积物中酸可挥发性硫化物 (AVS)的研究进行了综述。概述了 AVS的测定方法及其影响因素 ;探讨了水体沉积物中 AVS含量时空变化的规律 ;同时就目前“同时可提取重金属”(SEM)与 AVS摩尔浓度比值和水体沉积物重金属生物毒性关系的研究进行了概括和分析。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展北大核心CSCD

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

红树林沉积物中微生物驱动硫循环研究进展

红树林滨海湿地是在周期性咸水、淡水作用下形成的特殊生态系统,其沉积物中有机质含量丰富,微生物驱动的营养物质循环活跃。由于红树林沉积物中硫酸盐含量高、硫化物种类多,因此红树林是研究硫元素生物地球化学循环过程和机制的理想系统。本文综述了红树林生态系统中主要的硫元素循环过程,重点总结了硫氧化和硫酸盐还原过程及其功能微生物,分析了影响硫氧化和硫酸盐还原的主要环境因素,并对红树林沉积物中微生物驱动硫循环的重点研究方向进行了展望。鉴于微生物驱动的硫循环过程耦合碳、氮和金属元素循环,本文可为深入探究微生物驱动的生物地球化学元素循环耦合机制提供参考。     

一株新的砷还原菌分离鉴定及其对天然矿物臭葱石的溶解作用

【目的】探究江汉平原土著砷还原微生物如何介导臭葱石的溶解和释放过程,以及硝酸盐和硫酸盐对该过程的影响。【方法】采集江汉平原高砷沉积物,利用多轮传代富集方法筛选出一株兼性厌氧砷还原菌;克隆其16S rRNA基因、砷还原酶基因(arsC)、硫代硫酸盐还原酶基因(phsA)、硝酸盐还原酶基因(nar)以获得其分类地位;分析该细菌的As(V)、NO3–、Fe(III)、S_2O_3~(2–)还原功能;利用microcosm技术分析该菌株催化臭葱石中不可溶砷和铁的溶解和释放作用及硝酸盐和硫酸盐对此过程的影响;采用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对细菌作用前后的矿物表面形貌进行分析。【结果】16S rRNA基因测序结果表明该细菌为柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.),故命名为Citrobacter sp. A11;在Citrobacter sp. A11作用下,0.45 mmol/L As(V)在4 d内被还原成As(III),2.0 mmol/L S_2O_3~(2–)在6 d内被还原成S~(2–),1.0 mmol/L Fe(III)在3 d内被还原成Fe(II),140.0 mg/L NO_3~–在28 h内被还原成NO_2~–;经过28 d该细菌的催化作用使得体系中不可溶砷和铁的释放量分别为33.68μmol/L、51.93μmol/L;硫酸根的加入使得砷和铁的释放量分别增长了41.04%和34.30%,硝酸根的加入则使砷和铁释放量分别降低了35.07%和53.46%。XRD、SEM-EDS分析表明,细菌作用后的臭葱石表面形貌发生明显改变,并出现细小且分散的溶解性颗粒。【结论】本次研究从江汉平原高砷沉积物中富集分离得到一株兼性厌氧砷还原细菌Citrobacter sp. A11,能有效还原As(V)、S_2O_3~(2–)、NO_3~–、Fe(III);砷还原细菌Citrobacter sp. A11能显著促进臭葱石中砷和铁的溶解和释放,硫酸根离子的存在会促进细菌介导臭葱石中固态砷、铁的释放,而硝酸根离子的存在则对此过程起明显抑制作用。     

不同电子受体下铁还原细菌异化还原Fe(Ⅲ)性质及菌群特征

将渤海沉积物进行厌氧培养,富集异化Fe(Ⅲ)还原混合菌群。在不同电子受体下,分析铁还原菌群异化还原Fe(Ⅲ)性质。以柠檬酸铁和氢氧化铁为电子受体培养体系,在培养12 h时,累积Fe(Ⅱ)浓度分别为(100.67±0.75)和(53.24±3.63)mg·L~(-1);当培养60h时,累积Fe(Ⅱ)浓度达到(118.95±1.47)和(119.74±3.96)mg·L~(-1)。这表明可溶性与不可溶性电子受体能够显著影响细菌异化Fe(Ⅲ)还原过程,而对累积Fe(Ⅲ)还原量影响不明显。通过高通量测序技术,分析不同电子受体下的异化Fe(Ⅲ)还原混合菌群多样性与优势菌组成。菌群多样性分析表明,以柠檬酸铁和氢氧化铁为电子受体时,菌群多样性Shannon指数分别是3.40和3.11,较对照组(Shannon指数2.07)高,表明培养体系中加入Fe(Ⅲ)能显著提高铁还原混合菌群多样性。异化Fe(Ⅲ)还原混合菌群在不同电子受体下优势菌主要是Clostridium_sensu_stricto和Romboutsia,属于梭菌目Clostridiales,这表明梭菌是参与Fe(Ⅲ)还原的优势菌。     

温度与矿浆浓度对硫铁矿生物氧化污染物释放的影响

伴随着采矿业而产生的酸性矿山废水具有污染面广、污染持续时间长、危害程度严重等特点。硫铁矿生物氧化是产生酸性矿山废水的主要原因。探究硫铁矿生物氧化细节对揭示自然状态下酸性矿山废水的产生规律具有重要意义。本研究采用摇瓶实验,探究了环境温度10～30℃与硫铁矿矿浆浓度0.67%～2%对硫铁矿生物氧化的影响。结果表明,当环境温度为30℃,矿浆浓度为2%时,1 g硫铁矿生物氧化18 d释放的H~+、总Fe、SO_4~(2-)量分别为0.6 mmol、64.53 mg与151.0 mg。与矿浆浓度2%相比较,当矿浆浓度降低至0.67%时,硫铁矿生物氧化释放H~+与总Fe的量降低了13.3%与18.2%。与环境温度30℃相比较,当温度降低至10℃,硫铁矿生物氧化释放H~+与总Fe的量降低了80.0%与82.6%。高矿浆浓度(1%～2%)与高温(20～30℃)条件下,硫铁矿生物体系SO_4~(2-)呈现明显的增加趋势,低矿浆浓度(0.67%)与低温(10℃)条件下,体系SO_4~(2-)增加量并不明显。不同处理硫铁矿生物氧化后,根据氧化程度,硫铁矿表面呈现出疏密不同的侵蚀坑,在环境温度30℃的处理体系,生物氧化后,硫铁矿表面观察到次生铁矿物。本研究结果为进一步揭示自然界酸性矿山废水的形成机理提供必要的数据支撑。     

脱氮硫杆菌对硫酸盐还原菌生长的抑制作用

为了研究脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans,TDN)对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)生长的影响,将从污水中分离到的硫酸盐还原菌和从pH为2~3的酸性土壤中分离到的脱氮硫杆菌(TDN)用于含适当浓度硫酸盐和硝酸盐的模拟污水的处理,并测定单菌或混菌培养后系统中硫酸盐、硝酸盐浓度的变化以及硫化氢的产量。结果表明,在仅接种硫酸盐还原菌的培养系统中,硫酸盐和硝酸盐的含量分别降低4.8%和1.0%;而在同时接种脱氮硫杆菌和硫酸盐还原菌的系统中硫酸盐的含量升高了4.7%,但硝酸盐氮含量降低了25%,这一作用随着培养基中硝酸盐起始浓度的提高而得到加强。另外,混菌培养系统的硫化氢浓度比单一硫酸盐还原菌培养系统降低了65.93%。由此推断,在混菌培养系统中,脱氮硫杆菌通过其反硝化过程产生的代谢产物使硫酸盐还原菌的生长环境条件发生改变,从而抑制其生长并减少了硫化氢的产生。这对预防硫酸盐还原菌带来的不利影响提供了有效的措施。     

不同土壤水分条件下酸性硫酸盐土硫形态转化特征

以4种土壤湿度、3种干湿交替周期和原状土自然风干8个处理进行酸性硫酸盐土室内模拟实验,对模拟过程内土壤6种硫形态和pH等指标的动态变化过程的跟踪测定和分析结果表明,水分条件对酸性硫酸盐土中水溶性硫、交换性硫和黄铁矿硫的形态转化制约作用显著．淹水环境和过分干燥环境都不利于黄铁矿的氧化及水溶性硫和交换性硫的形成．潮湿但含水量不饱和环境有利于黄铁矿硫向水溶性硫和交换性硫的转换．在3种周期的干湿交替处理中,单一排干期水溶性硫和交换性硫土壤含量平均上升幅度分别为0．90～1．63g·kg^-1和0．58～1．47g·kg^-1,而黄铁矿硫含量下降幅度为1．29～3．20g·kg^-1．淹水期黄铁矿硫含量相对稳定而水溶性硫和交换性硫含量明显下降,并在排水过程中造成总硫的部分流失．硫形态转化量和硫的淋失量受到干湿交替周期的显著影响．同时分析了黄钾铁钒硫、有机硫和元素硫的动态．