石油污染土壤的生物修复与土壤酶活性关系

研究了不同油浓度污染土壤经过两个为期125d的生物修复后的土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶的酶活变化,分析了土壤中3种酶活性的变化特征与规律。结果表明,随着油浓度的增加,土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性下降,脂肪酶活性增加;经过生物修复后,土壤中的过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性在第二周期要比第一周期提高,而脂肪酶活性下降;这3种土壤酶活性变化受污染物浓度影响不显著,但不同浓度油污染土壤的修复对过氧化氢酶的影响要大于对多酚氧化酶和脂肪酶的影响。     

菌根真菌对石油污染土壤修复作用的研究进展

生物修复技术是处理石油污染土壤最简单有效的方法之一。本文在系统概述土壤石油污染的环境危害及多种土壤修复技术的基础上,着重介绍了菌根生物修复技术,论述了菌根真菌对土壤中石油污染物的降解效果,探讨了菌根真菌降解污染物的可能机制：酶作用、根际作用、共代谢作用、基因调控;讨论了石油污染土壤的菌根生物修复前景和发展趋势。     

多环芳烃的真菌漆酶转化及污染土壤修复技术

漆酶可以转化多种有机污染物,在环境保护领域具有广泛的应用潜力。二十年来,通过多学科协同研究,对真菌漆酶转化多环芳烃的机制、特征等各方面的认识不断深入。基于漆酶等真菌木质素分解酶的污染土壤修复技术不断发展,并逐渐走向田间应用。本文首先介绍了真菌漆酶的一般作用机制与多环芳烃转化特征,结合我们的相关研究提出了漆酶作用下多环芳烃在土壤中的迁移模式;其次介绍了利用漆酶氧化原理修复污染农田土壤的潜力,着重对利用农业废弃物进行真菌生物刺激的修复实践进行了评述;最后,就漆酶转化多环芳烃基础研究中的若干重要问题进行了思考,并展望了真菌及其漆酶系统在污染土壤修复应用中的发展方向。     

汞污染土壤植物修复技术研究进展

汞是一种全球性污染物,汞污染土壤的修复问题,一直倍受各国科学工作者关注,土壤汞污染的植物修复技术是近年来发展起来的新兴技术.其中,汞污染土壤的植物提取技术是最有发展前途的一种汞污染土壤植物修复技术.本文对国内外有关汞污染土壤的植物修复技术进行了系统分析,对有关汞污染土壤的植物修复应用技术,如植物挥发、固化及提取等修复方法进行了评述,探讨了植物修复技术在汞污染土壤修复中的应用前景.加快对汞超积累植物的筛选和植物体对重金属耐性机制的研究,对今后开展汞污染土壤的植物修复工作具有重要的现实意义.     

污染土壤微生物修复技术

因具处理方式多样、可因地制宜、对环境影响小、处理成本低等特点,目前微生物技术广泛应用于污染土壤修复。本文从原理、技术及处理工艺三方面综述了污染土壤微生物修复研究进展和发展现状,指出其存在的局限性及土壤微生物修复再今后发展方向和趋势,为污染土壤微生物修复技术的理论研究和利用提供参考。     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

我国污染土壤修复研究现状与展望

介绍了我国土壤污染的突出特点及其危害,回顾了污染土壤从清洁技术研究到物理、化学和生物修复研究的历程,总结了污染土壤修复取得的初步成果,提出了污染土壤修复的实质和系统技术方法。根据我国土壤污染的实际和修复需求,本文提出了当前本领域急需开展的研究内容,预测了污染土壤修复研究对环境科学相关学科的推动作用。     

污染土壤淋洗修复技术研究进展

土壤淋洗修复技术是一种行之有效的污染土壤治理技术,适合于快速修复受高浓度重金属和有机物污染土壤与沉积物。本文综述了土壤淋洗修复技术的特点、技术流程、土壤淋洗剂的研究与应用进展,指出异位土壤淋洗修复技术因修复效果稳定,易于实现系统控制和废弃物减量化等优点而具有更广阔的应用前景,天然螯合剂和生物表面活性剂等环境友好型淋洗剂正逐渐取代人工螯合剂和化学表面活性剂成为土壤淋洗剂研究的主流方向,而现代超分子化学的引入和发展有可能对复合污染土壤的高效淋洗修复研究产生新的影响。     

建立污染土壤修复标准的探讨

随着污染土壤修复技术的发展和污染土壤修复环境工程的实施,污染土壤修复标准的建立已成为检验污染土壤修复工程效果的瓶颈.我国现行的土壤环境质量标准已不能适应污染土壤修复效果评判的需要.本文在分析我国土壤环境质量标准不足的基础上,结合一些发达国家土壤修复标准以及我国土壤污染实际情况,提出建立污染土壤修复标准应从污染物的选择、分析检测方法、修复标准的分类、对地下水的保护和生态毒理学评价方面综合考虑.     

豆科植物修复土壤重金属污染研究进展

随着经济的发展, 生态环境污染日趋严重, 其中土壤重金属污染成为一个突出问题。利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点之一。采用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染是一种有效的植物修复方法, 它不仅可以利用根瘤菌与豆科植物互利共生的优势来抵抗重金属胁迫, 而且其固氮作用有助于提高土壤养分。通过文献检索分析, 收集整理了我国现已发现的具有土壤重金属污染修复潜力的豆科植物, 并对根瘤菌修复土壤重金属污染的机理以及根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究进展进行了综述, 以期为今后利用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究和实践提供参考。     

固定化微生物技术修复多氯联苯污染土壤的应用前景

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物,生物危害性极大,流入环境后易被土壤颗粒吸附而长期蓄积在土壤中.运用生物技术修复PCBs污染土壤一直是国内外学者研究的热点.其中固定化微生物技术因其独特的优势而具备了较高的开发与应用价值.本文简要评述了当前PCBs污染土壤的主要修复技术,并通过分析固定化微生物技术的特点及其在有机污染土壤修复方面的研究进展,论述了运用该技术修复PCBs污染土壤的可行性以及所面临的关键科学问题.     

Remediation of contaminated soils by biotechnology with nanomaterials: bio-behavior,applications, and perspectives

Soil contamination caused by heavy metals and organic pollutants has drawn world-wide concern. Biotechnology has been applied for many years to the decontamination of soils polluted with organic and inorganic contaminants, and novel nanomaterials (NMs) has attracted much concern due to their high capacity for the removal/stabilization/degradation of pollutants. Recently, developing advanced biotechnology with NMs for the remediation of contaminated soils has become a hot research topic. Some researchers found that bioremediation efficiency of contaminated soils was enhanced by the addition of NMs, while others demonstrated that the toxicity of NMs to the organism negatively influenced the repair capacity of polluted soils. This paper reviews the application of biotechnology and NMs in soil remediation, and further provides a critical view of the effects of NMs on the phytoremediation and micro-remediation of contaminated soils. This review also discusses the future research needs for the combined application of biotechnology and NMs in soil remediation.     

Immobilization of esterase SulE in cross-linked gelatin/chitosan and its application in remediating soils polluted with tribenuron-methyl and metsulfuron-methyl

The esterase SulE is known to be an important and primary enzyme for the degradation of many sulfonylurea herbicides such as tribenuron-methyl, metsulfuron-methyl, and chlorimuron-ethyl. The disadvantages of applying free enzyme include poor stability and rapid deactivation in the natural environment, but these problems can be mitigated by using immobilized enzymes. In this study, cross-linked gelatin/chitosan (GLT/CTS) was selected as the enzyme immobilization carrier because its SulE activity recovery was higher than those of γ-polyglutamate/gelatin (γ-PGA/GLT) and γ-polyglutamate/chitosan (γ-PGA/CTS). The immobilization conditions were further optimized, and the effects of pH and temperature on GLT/CTS-SulE and free SulE activities to degrade tribenuron-methyl and metsulfuron-methyl were investigated. A microcosm experiment was conducted to assess the effectiveness of GLT/CTS-SulE in remediating soils polluted with tribenuron-methyl and metsulfuron-methyl. The results showed that, compared with free SulE, GLT/CTS-SulE displayed better pH and temperature adaptabilities and higher degradation efficiencies for both herbicides in soil, especially tribenuron-methyl. The results indicate that this is an excellent method to immobilize SulE for enhanced remediation of soils polluted with tribenuron-methyl or metsulfuron-methyl in situ.     

Assessment of the Efficiency of a Metal Phytoextraction Process with Biological Indicators of Soil Health

The ultimate goal of any soil remediation process should be not only to remove the contaminant(s) from the polluted site but to restore soil health as well. In consequence, reliable indicators of soil health are needed if we are to properly evaluate the efficiency of a soil remediation process. The aim of the current work was to determine the effect of metal phytoextraction, through the utilization of the Zn hyperaccumulator T. caerulescens, on biological parameters of soil health, on the assumption that biological indicators of soil health might be valid monitoring tools to assess the efficiency of a metal phytoextraction process. To this end, a short-term microcosm phytoextraction study was carried out, with two heavy metal polluted soils collected from an abandoned mine, to determine the effect of metal phytoextraction on soil biological parameters. Higher values of biomass C, basal respiration, substrate induced respiration, and β-glucosidase activity were observed in the presence of T. caerulescens plants, as compared to unplanted pots. Our data confirm the great capacity of T. caerulescens to phytoextract Zn from polluted soils and, interestingly, suggest that metal phytoextraction has indeed a beneficial effect on soil biological activity. It was concluded that the revegetation of these metal polluted soils with T. caerulescens could help activate their biochemical and microbial functionality.     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

Experimental Assessment of Using Soluble Humic Substances for Remediation of Heavy Metal Polluted Soils

Since heavy metals are nondegradable and strongly bonded in soils, remediation of heavy metal polluted soils by extraction is difficult and current extraction techniques require harsh chemicals such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). However, use of EDTA is environmentally problematic because of costs, persistence, toxicity and deterioration of soil structure. Therefore, the potential of soluble natural humic substances (HS) to extract heavy metals from contaminated soils is tested as an environmentally friendly substitute for EDTA. A strongly polluted, calcareous urban soil (CRC soil) and a moderately polluted agricultural soil (CUP soil) were extracted at neutral pH in batch mode by three HS solutions from beech and Norway spruce litter (Beech-HS and Spruce-HS) and processed cow slurry (Bio-HS), all containing 25 mM dissolved organic carbon (DOC). After 10 extractions with a solution to soil ratio of 5:1 (L/kg), 8% to 39% of the total Cd, Cu, Ni and Pb soil contents, lowest for Ni and highest for Cu/Pb, were extracted. Natural and processed HS samples had comparable capacities to extract the heavy metals. A comparison of 100 mM DOC of Bio-HS and EDTA as extractants for Cu from the CRC soil showed extraction of 67% by EDTA and 41% by Bio-HS, indicating somewhat higher efficiency of EDTA than of HS. Sequential extraction of the CRC soil after Bio-HS and EDTA extraction showed removal of exchangeable, carbonate- and metal oxide-bound Cu but also of some residual Cu. It is therefore concluded that HS appears to be an attractive and promising alternative to EDTA as remediation agent for heavy metal polluted soils provided cheap HS of good quality is easily available.     

铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响

研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响.结果表明： 铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤,其中Cd污染最为严重.采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现,随着污染程度的增加,不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化,而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异.在轻度、中度污染情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应;而在重度污染的情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应.随着污染程度的增加,脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势,矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50.5%～65.1%、19.1%～57.1%、87.2%～97.5%、77.3%～86.0%;蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应,而在重度污染的土壤中表现为抑制效应.     

农业土壤中邻苯二甲酸酯污染研究进展

由邻苯二甲酸酯(PAEs)引起的环境污染和食品安全问题已经引起全球性关注.我国既是邻苯二甲酸酯生产大国,又是消费大国,其环境污染问题不容忽视.本文综述了美国国家环保署所列出的6种优先控制PAEs污染物在我国农田土壤中的污染现状,分析了其来源,重点阐述了不同类型农作物对PAEs化合物的吸收累积特征及PAEs类污染物的生物毒害效应.我国多数地区农业土壤中PAEs的含量显著高于美国和欧洲等国家.大气沉降、农用薄膜、施用污泥和污水灌溉是我国农业土壤中PAEs的主要来源.不同作物对PAEs的吸收、累积和分配特征具有显著的差异性.PAEs不但影响土壤质量、作物生长和生理生化性质,而且具有生物累积效应.最后指出了当前研究中的不足及对今后研究的展望,建议扩大PAEs污染调查范围,深入揭示PAEs对农作物的毒害机理,重点研发PAEs污染土壤的原位修复技术.     

重金属污染土壤中生物间相互作用及其协同修复应用

土壤是人类赖以生存的物质基础。我国土壤重金属污染状况不容乐观,给人类健康构成严重威胁。生物修复重金属污染土壤被广泛认为是可持续的修复技术,但当前仍存在修复效率不高的科学瓶颈问题。土壤中生活着丰富的微生物、植物和动物,且这些生物之间存在着复杂的相互作用,并且通过物质循环和能量传递形成了错综复杂的食物网联系。土壤生物间的相互作用能深刻影响土壤中污染物的迁移转化和生物修复的效率,多元生物协同的修复技术集合了单一生物修复方法的优势,具有强化生物修复效果的巨大潜力。文中综述了土壤中微生物-植物-动物之间的相互作用,及其对土壤重金属迁移转化和生物修复效果的影响,并对定向调控土壤食物网结构、提高重金属污染土壤的生物修复效果、建立基于食物网的多元生物协同修复技术进行了展望。     

AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理

土壤重金属污染威胁人类健康和整个生态系统,而高效、低耗、安全的生物修复技术显示出了极大的应用潜力,特别是利用植物-微生物共生体增强生物修复效应的应用.丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与90％以上的陆生高等植物形成共生体.研究发现,AM真菌能够增强宿主植物对土壤中重金属胁迫的耐受性.当前,利用AM真菌开展重金属污染土壤的生物修复已经引起环境学家和生态学家的广泛关注.基于此,围绕AM真菌在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,从物理性防御体系的形成、对植物生理代谢的调控、生化拮抗物质的产生、基因表达的调控等角度探究AM真菌在重金属污染土壤生物修复中的作用机理,以期为利用AM真菌开展重金属污染的生物修复提供理论依据,并对本领域未来的发展和应用前景进行了展望.