阿特拉津及其降解菌的使用对土壤微生物群落的影响

比较了阿特拉津及降解菌株BTAH1的使用对土壤微生物的影响.结果表明,在实验周期内阿特拉津对土壤微生物的代谢作用有较明显的刺激作用,与空白土壤(未施用阿特拉津和降解菌)相比,对照土壤(施用50mg·kg^-1土阿特拉津)呼吸强度显著增加,且土壤中的阿特拉津浓度对土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度的影响显著.降解菌BTAH1可在1周内降解土壤中98%以上的阿特拉津,从而使土壤呼吸强度有所下降,土壤中NH₄⁺-N和NO₃^--N的浓度基本与空白土壤持平,对微生物量C和微生物量N影响不显著;放线菌和真菌数量也基本与空白持平,细菌数量较高.对土壤细菌的16SrDNA文库的ARDRA分析发现,阿特拉津及其降解菌的使用对土壤细菌群落结构有一定程度的影响,阿特拉津的使用会降低细菌群落的多样性,而降解菌的使用会恢复土壤细菌的多样性.     

阿特拉津降解菌株AD111的分离鉴定及其降解特性

【背景】玉豆轮作过程中,玉米田中长残留除草剂阿特拉津易对下茬大豆作物产生不良影响。【目的】从黑龙江省安达市的农田土筛选一株能适应该土壤环境生长的阿特拉津降解菌并研究其降解特性。【方法】利用富集培养法,分离、筛选一株阿特拉津高效降解菌并结合外观形态、生理生化及16SrRNA基因序列测定对其进行鉴定,通过单一变量法设置不同的碳源、pH、温度和阿特拉津浓度,研究降解菌株最佳发酵及降解条件。【结果】得到一株在BSM-G中能够以阿特拉津为唯一氮源生长的高效阿特拉津降解菌AD111,鉴定为马德普拉塔无色小杆菌(Achromobacter marplatensis)。菌株AD111降解阿特拉津的最适温度为35℃,最适pH为8.0,最佳碳源为蔗糖,24 h内对浓度为50 mg/L的阿特拉津降解率达到99.7%,对300 mg/L的阿特拉津降解率达到81.9%。【结论】降解菌AD111具有较好的环境适应及阿特拉津降解能力,为解决黑龙江偏碱土壤中阿特拉津残留提供了良好的候选菌株。     

阿特拉津降解菌ATR3的分离鉴定与土壤修复

阿特拉津因效率高、价格低廉,是我国玉米田施用最广泛的除草剂之一,但其结构稳定,残留时间长,因此对生态环境和人类健康造成了一定的危害。从长期受阿特拉津污染的玉米田土壤中筛选并鉴定阿特拉津降解菌,明确其在不同类型土壤中的去除能力。对分离出的阿特拉津降解菌ATR3进行生理生化分析和16S rRNA序列鉴定,确定菌株ATR3为节杆菌属（Arthrobacter sp.）。该菌株以阿特拉津为唯一氮源,培养48 h后对1 000 mg/L阿特拉津的去除率达到97%以上。敏感作物盆栽试验结果表明,阿特拉津在棕壤上去除最快,褐土次之,黑土最慢,说明阿特拉津在土壤中的去除过程与土壤本身的理化性质呈相关关系。同时,该菌株处理14 d后,能明显恢复玉米的各项生物学指标,说明该菌株对阿特拉津污染土壤具有良好的修复能力。为阿特拉津降解菌剂的推广利用提供参考。     

农田生态系统中除草剂阿特拉津的环境行为及其模型研究进展

阿特拉津是世界范围内广泛使用的除草剂,在曾经使用阿特拉津的国家的地下水、河流和湖泊中已经检测到阿特拉津的残留,长期暴露在该有机污染物的环境中,势必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响。介绍了阿特拉津国内外的研究情况,着重评述了阿特拉津的吸附机制与影响因素、化学降解、生物降解、生态毒理学评价以及模型对其环境行为的描述,目的旨在帮助理解田间阿特拉津迁移机制及其如何污染地下水。农田生态系统中阿特拉津的迁移规律决定其环境行为,它是进行环境和健康风险评价的基础,目前应用较多的迁移模型是经典的对流-扩散方程,该模型已广泛运用于水-土系统中化学物质的迁移,且室内模拟的实验结果能较好解释田间现象,因此,开展阿特拉津在稳定流场饱和/非饱和室内土柱中的混合置换实验及批量平衡吸附实验,可获得反映阿特拉津迁移的穿透曲线特性及阿特拉津吸附性能的分配系数,结合数学模型拟合阿特拉津在土壤中非平衡迁移曲线,用拟合参数预测不同深度土壤中阿特拉津浓度变化和累积淋溶量动态规律,应该是今后研究工作的重点。     

永定河流域官厅水库南岸典型林分土壤饱和导水率研究

为研究永定河流域官厅水库南岸生态水源保护林土壤饱和导水率(K_(fs))的特征,科学评价水源保护林功能,选取水源保护林典型林分与当地成林和非林地作对比,采用方差分析、相关分析和因子分析的方法研究土壤理化性质对饱和导水率的影响并根据因子得分排名探究土壤通透性最好的林分。结果表明:(1)土壤饱和导水率随土层深度增加而减小,水源保护林中混交林的饱和导水率大于纯林接近于成林,侧柏×山杏混交林的饱和导水率最高;(2)因子分析结果表明,影响饱和导水率最主要的因素为饱和含水量、容重和有机质含量;次重要因子为土壤砂粒、粉粒和粘粒含量,土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度对本区域饱和导水率影响不大;(3)综合因子得分排名分析,以侧柏×山杏混交林的土壤通透性最好,油松×山杏混交林次之。目前生态水源保护林对土壤通透性的改善优势明显,造林颇具成效。     

阿特拉津降解菌株的分离、鉴定和工业废水生物处理试验

用液体无机盐培养基富集培养法和无机盐平板直接分离法, 从生产阿特拉津的农药厂的废水和污泥混合物中分离到13个能以阿特拉津为唯一氮源生长的细菌菌株。通过16S rRNA基因序列分析, 11个菌株被鉴定为Arthrobacter spp., 2个菌株被鉴定为Pseudomonas spp.。对阿特拉津降解活力最高的Arthrobacter sp. AD30和Pseudomonas sp. AD39的降解基因组成和降解特性进行了详细研究。降解基因的PCR扩增表明, AD30和AD39都含有trzN-atzBC基因, 能将有毒的阿特拉津降解成无毒的氰尿酸。降解实验表明, 向阿特拉津浓度为200 mg/L的无机盐培养基中分别接种等量的AD30、AD39和这两个菌株的混合菌液, 30°C振荡培养48 h以后, 阿特拉津去除率分别为92.5%、97.9%和99.6%, 表明混合菌的降解效果好于单菌。用AD30和AD39的混合菌液接种阿特拉津浓度为176 mg/L的工业废水, 30°C振荡培养72 h以后, 99.1%的阿特拉津被去除, 表明混合菌株在阿特拉津工业废水的生物处理中有很好的应用潜力。     

阿特拉津降解菌T_3 AB_1的分离鉴定及土壤修复

【目的】从阿特拉津污染土壤分离高效降解菌株,进行分类学鉴定、降解特性及黑土修复能力初步研究,为阿特拉津污染土壤微生物修复提供新的菌株。【方法】通过形态特征、生理生化特征和16S rDNA序列分析方法进行菌株鉴定;通过培养时间、温度、pH值等环境因素的研究得出菌株的最佳降解条件;通过降解菌株接种于不同种类除草剂为唯一碳氮源培养基获得该菌株的降解谱;通过土壤接种和敏感作物盆栽生测试验验证菌株对阿特拉津污染土壤修复能力。【结果】本试验从黑龙江省讷河市长期施用阿特拉津的玉米田地中分离出一株能以阿特拉津为唯一碳氮源生长的细菌T3AB1,初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.),该菌株在72 h内对500 mg/L阿特拉津(pH 8.0)的降解率高达99%,其降解能力较高的条件为pH7.0-8.0、25-30℃、摇培72-108 h,该菌株能够利用甲氧咪草烟、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚、氟乐灵、异噁草松为唯一碳氮源进行生长,处理168 h的降解率能够达到12.66%-40.54%,该菌株处理21 d能够显著恢复敏感作物水稻的各项生物量指标,且随着处理时间的延长,其对土壤的修复作用也会逐渐增强。【结论】从黑龙江省污染土壤中筛选得到的高效降解阿特拉津的节杆菌属近缘种T3AB1,土壤接种实验表明该菌株具有很好的土壤修复作用,可为阿特拉津生物修复的研究提供适宜菌种资源。     

基因工程菌对阿特拉津的生物转化及其影响因素

研究考察了基因工程菌转化阿特拉津的共代谢碳源、转化动力学和影响因素。结果表明,作为共代谢碳源,葡萄糖优于乙酸盐,碳源浓度对转化影响不大,对工程菌生长影响显著。阿特拉津比转化速率与工程菌初始密度无关,与阿特拉津初始浓度有关,用Monod方程拟合转化动力学,求得方程参数为V_(max)=0．168/h,Ks= 30．49mg/L。降低温度会显著降低阿特拉津比转化速率;偏碱性的条件下,阿特拉津转化率较高,酸性条件严重抑制阿特拉津转化;盐度在一定范围内不影响转化活性;Co~(2 )、Fe~(2 )、Fe~(3 )和Zn~(2 )促进阿特拉津转化,Mn~(2 )、Ni~(2 )和Cu~(2 )抑制阿特拉津转化。菌体细胞对阿特拉津的吸附和转化作用呈正相关关系。     

喀斯特坡面表层土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征

表层土壤水分物理性质对深层土壤水分的动态变化具有重要的作用,研究其空间变化特征有助于深入理解坡地降雨入渗及产流规律,实现土壤水资源的合理利用.基于网格(10m×10 m)取样,用地统计学方法研究了桂西北喀斯特地区典型灌丛坡地90 m×120 m(投影长)表层(0~10 cm)土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征.结果表明:研究区土壤含水量、容重和饱和导水率均具有明显的空间依赖性和空间结构.土壤水分含量半变异函数用高斯模型模拟较好,土壤容重与饱和导水率用指数模型拟合较好.土壤含水量表现为强烈的空间自相关性,土壤容重和导水率表现为中等的空间自相关性.土壤含水量与饱和导水率空间连续性的尺度范围较小,而土壤容重空间连续性的尺度范围较大.总体上土壤含水量沿坡向下呈递增趋势,土壤容重呈递减趋势,而土壤饱和导水率沿坡面没有明显变化规律,斑块小而多,表现为高异质性.土壤含水量与土壤容重、饱和导水率均呈极显著负相关,而土壤容重与饱和导水率之间没有明显的相关性.     

花岗岩崩岗不同部位土壤饱和导水率特征及其影响因素

崩岗是我国南方花岗岩丘陵区普遍存在的水力-重力复合土壤侵蚀现象。为探究崩岗的土壤水力学性质与侵蚀机理的内在联系及其与影响因素之间的关系,选择桂东南活动型、半稳定型和稳定型3种花岗岩崩岗为对象,研究不同部位土壤饱和导水率的空间变化及其影响因素。结果表明:1)崩岗土壤饱和导水率在不同部位呈波动分异,其中崩壁中部为最小值,崩积堆上部为最大值,其次为洪积扇顶端。2)选取Cosby、Compbell、Julià、Hypre 4种土壤饱和导水率传递函数对该区土壤饱和导水率进行拟合,结果预测值与实测值均存在偏差。3)相关性分析表明,土壤饱和导水率与毛管孔隙度、黏粒含量呈极显著负相关关系,与非毛管孔隙和砂粒含量呈极显著正相关关系。4)通径分析表明,砂粒含量为崩岗土壤饱和导水率的主要影响因素,其次为非毛管孔隙度和土壤容重,其中砂粒含量与非毛管孔隙度对土壤饱和导水率呈正效应,容重呈负效应。研究结果可为揭示崩岗侵蚀机理和防治提供理论依据。     

连栽桉树人工林土壤大孔隙特征及其对饱和导水率的影响

速生人工林多代连栽容易导致土地水源涵养能力下降。土壤大孔隙以优先流的形式补充地下水,是定量研究土壤水分运动的重要指标。以连栽1-4代桉树人工纯林为研究对象（记录为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）,采用水分穿透曲线法,绘制水分穿透曲线,结合Poiseulle方程计算出大孔隙数量、半径及饱和导水率等指标,对土壤大孔隙特征及其对饱和导水率的影响进行研究。结果表明：（1）桉树人工林土壤的出流速率总体表现先匀速增加后趋于稳定,稳定出流速率总体表现为I > II > III > IV。（2）大孔隙半径范围在0.3-1.5 mm,主要集中于0.4-0.6 mm,随土层深度增加显著减小（P<0.05）。大孔隙数量范围在3.56×10⁴-4.81×10⁵个/m²。随着连栽代次的增加,大孔隙孔径范围变小,同一孔径范围的大孔隙数量减少。土壤容重与大孔隙特征呈极显著负相关关系;有机质含量与大孔隙特征呈极显著正相关关系。（3）各样地土壤饱和导水率范围在0.41-4.50 mm/min,并随着连栽代次增加而降低。将大孔隙的总数量、平均体积与土壤饱和导水率进行线性拟合,拟合方程为：y=ax+b=,（R²>0.66）。综上,随着桉树人工林连栽代次的增加,土壤大孔隙孔径范围缩小、同等半径的大孔隙数量减少,饱和导水率降低,土壤入渗及导水性能减弱,容易造成水土流失。     

三峡库区森林土壤大孔隙特征及对饱和导水率的影响

土壤大孔隙是土体内孔径较大能优先传导水分的根孔、洞穴或裂隙,大孔隙内优先流的产生是土壤水分运动研究由均衡走向非均衡的标志。利用原状土柱的水分穿透试验,对三峡库区山地不同林型覆盖下土壤的大孔隙结构进行了研究,分析了温性阔叶林棕壤、针阔混交林黄棕壤、暖性针叶林黄壤及弃耕草地剖面内大孔隙的剖面分布特征及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明:研究区内森林土壤的大孔隙当量孔径在0.3—3 mm之间,占土壤总体积的0.15%—4.72%。大孔隙中孔径0.3—0.6 mm的大孔隙密度最大,占大孔隙总数量的72.2%—90.4%;而孔径1 mm的孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%。土壤大孔隙密度和大孔隙面积比的顺序为:温性阔叶林棕壤针阔混交林黄棕壤针叶林黄壤弃耕坡地。各孔径段的大孔隙密度在不同样点均呈现A层-B层-C层逐渐减小的趋势,大孔隙密度与有机质含量呈显著正相关关系。土壤饱和导水率与不同孔径大孔隙的密度、面积比均成显著正相关关系,孔径1mm的大孔隙仅占大孔隙总数量的1.26%—8.55%,但决定了饱和导水率84.7%的变异。此外,森林土壤饱和导水率与各土壤层的有机质含量成显著正相关关系,有机质的增多有利于改善土壤的入渗性能。     

秦岭火地塘林区土壤大孔隙分布特征及对导水性能的影响

大孔隙广泛分布于森林土壤中,是定量研究与土壤水分运动有关的重要因素,其研究可深化森林涵养水源机理的认识。基于田间持水量到饱和含水量之间的土壤孔隙作为大孔隙的标准,利用土壤水分穿透曲线和Poiseulle方程研究了秦岭火地塘林区森林土壤大孔隙分布特征及其对土壤饱和导水率的影响。结果表明,林区土壤大孔隙当量孔径主要分布在0.3—3.8 mm之间;当量孔径1.5 mm的大孔隙密度较小,其数量仅占大孔隙总数量的5.37%;各当量孔径的大孔隙密度随土层分布基本呈现为上层大、下层小的特点,且垂直分布差异显著,其与有机质含量分布有极显著的相关性。0—60 cm土层大孔隙平均面积比顺序为:针阔混交林油松林落叶阔叶林华山松林。不同当量孔径的大孔隙密度与饱和导水率呈显著正相关关系,当量孔径大于1.5 mm的大孔隙密度决定了饱和导水率84%的变异;大孔隙率平均在1.6%—13.3%之间,当其小于5%时,饱和导水率随着大孔隙率增大而增大。     

黄土塬区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响

土壤导水率及大孔隙数量是决定降雨-入渗的重要参数,对模拟土壤水分及溶质运移、建立流域水文模型具有重要意义.为确定黄土区土地利用方式对土壤大孔隙特征的影响,本文通过Hood入渗仪及土壤水分特征曲线,比较了该区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地土壤导水率、大孔隙度和大孔隙连通性的差异.结果表明: 研究区刺槐林地、草地、小麦地、苹果林地的平均饱和导水率分别为58.60×10^-6、54.90×10^-6、35.30×10^-6、23.40×10^-6 m·s^-1,存在显著性差异.不同土地利用方式下的单位面积有效大孔隙数目、大孔隙度及大孔隙连通性均依次为:刺槐林地≈草地>小麦地>苹果林地.植被恢复通过植物根系穿插、土壤动物活动等形成大孔隙,可显著提高土壤入渗性能.黄土区应坚持林草植被恢复措施.     

三峡山地不同类型植被和坡位对土壤水文功能的影响

土壤层下渗和贮蓄水分的水文功能是森林保持水土、涵养水源的基础。以三峡山地大老岭林区为研究区,采集常绿林、落叶林和草地覆盖下不同坡位的原状土样,测定其饱和导水率和水分特征曲线,分析植被类型和坡位对土壤水分参数和库容的影响。结果表明:常绿林地的入渗性能最好,饱和导水率为7.80—322.81 cm/d,大于落叶林地(0.33—137.03 cm/d)和草地(0.84—115.80 cm/d);坡位间差异表现为上坡高于下坡。不同样地的饱和含水量差异较小,但毛管持水量和田间持水量差异明显,草地最大,为20.77%—50.39%;不同坡位比较表现为下坡高于上坡。不同样地土壤水库容量差异较大,由田间持水量得到的库容量占总库容量的百分比以草地最大(63.25%),其次是落叶林地,常绿林地最小;坡位上表现为下坡的田间持水库容大于上坡。饱和导水率与土壤总孔隙度、有机质含量呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、有机质含量和粉粒含量呈显著正相关,与容重、砂粒含量呈显著负相关。综合以上,草地持水性能最强,利于保蓄水分,常绿林地最弱,更利于水分入渗,补给地下水,下坡位的持水性能强于上坡位。     

Fe掺杂纳米ZnO光催化处理硝基苯废水

以高压荧光汞灯为光源,以自制Zn1-xFexO为催化剂,研究了悬浆体系中硝基苯污染废水的降解过程及降解规律。考察了硝基苯初始质量浓度、Zn1-xFexO光催化剂的质量浓度、Fe与Zn摩尔比值以及反应温度、pH、反应时间对硝基苯降解过程的影响。结果表明:以Zn1-xFexO作为催化剂可以有效地去除废水中的硝基苯,同时硝基苯的光催化降解过程符合一级反应动力学模型;反应活化能为9.3 k J·mol-1;当Zn0.99Fe0.01O的质量浓度为0.8 g·L~(-1)(Fe/Zn摩尔比为1∶99)、在125 W高压荧光汞灯照射下、硝基苯的初始浓度为400 mg·L~(-1)、反应温度为30℃、pH为3.27、取样时间为4 h时,硝基苯废水的反应速率常数和去除率分别为0.0136 min-1和98.88%;硝基苯的去除率和反应速率常数与Zn0.99Fe0.01O的质量浓度、Fe/Zn掺杂比例以及硝基苯初始浓度、溶液pH、反应温度等因素有关;同时,自制的Zn0.99Fe0.01O催化剂显著降低了反应活化能,从而提高了硝基苯污染废水的光降解效果。     

多氯联苯降解菌的选育及降解性能研究

从长期受PCBs污染的土壤中筛选出2 株多氯联苯降解菌,并对其形态和生物学特性进行了观察研究。通过对这2 株菌的驯化筛选,得到混菌对PCBs的降解效果最好。通过改变菌株的降解条件（pH、温度、接菌量及装液量）可知,混菌的最佳降解pH 值为7.0、温度为30 ℃ 、接菌量为OD600nm=1.0的菌液2 mL、装液量为10.00 mL。在上述最佳条件下,混菌对10 mg/L的PCBs降解15 d,去除率可达70%左右。通过表面活性剂的增效降解作用研究可知,混合表面活性剂表现为低浓度（<500 mg/L）促进混菌对PCBs的降解,高浓度（>700 mg/L）抑制混菌对PCBs的降解。在降解体系中添加300 mg/L的混合表面活性剂,经16 d 的降解,可以将PCBs降解率提高到91.5%。     

施用生物炭和聚丙烯酰胺对海涂围垦区盐碱土水力性质的影响

通过圆盘入渗试验,探讨不同改良剂施用量下土壤入渗特性的变化,揭示添加生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)对海涂围垦区盐碱土水力学参数、孔隙特征及不同级别孔隙水流贡献率的影响.结果表明: 单施2%生物炭,土壤饱和导水率比对照增加46.4%;盐碱土饱和导水率随PAM施用量增加而减小.单施2%生物炭使土壤总有效孔隙度和半径>100 μm的有效孔隙度分别增加8.3%和10.2%.单施PAM时,土壤总有效孔隙度和不同半径孔隙有效孔隙度均有减小趋势,其中,PAM梯度为1‰时最明显,减幅高达88%以上.施用生物炭和PAM后,半径<100 μm的孔隙的水流贡献率呈下滑趋势,半径>500 μm的孔隙对土壤水流运动起主导作用.     

链霉菌HP-S-01降解高效氯氰菊酯的特性及其动力学

研究不同接菌量、温度、pH、装液量和农药初始浓度对链霉菌HP-S-01降解高效氯氰菊酯的影响。结果表明,在接菌量为0.6 g/L、28°C、pH 7.5和装液量为50 mL/250 mL三角瓶条件下培养3 d,该链霉菌对100 mg/L高效氯氰菊酯降解率达到96%以上。链霉菌HP-S-01还能明显降解高效氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、右旋苯醚菊酯和胺菊酯等拟除虫菊酯农药,且降解过程符合一级动力学模型,降解半衰期分别为0.78、0.88、1.08和1.24 d。采用Andrews方程对链霉菌HP-S-01降解高效氯氰菊酯的过程进行拟合,其动力学参数为qmax=1.826 3 d?1,Ks=58.951 3 mg/L,Ki=359.378 2 mg/L,该链霉菌降解高效氯氰菊酯最佳的初始浓度为145.553 5 mg/L,试验数据与该动力学方程拟合较好。     

波茨坦短芽孢杆菌降解苯酚特性及动力学研究

从活性污泥中分离筛选出一株高效苯酚降解菌,经形态特征、生理生化试验及16S rDNA鉴定,该菌株为波茨坦短芽孢杆菌。该菌能以苯酚为唯一碳源和能源,最佳降解条件为:温度30℃,初始pH7.0,摇床转速为160 r/min。苯酚降解试验表明,该菌可在72 h内将初始浓度为1 600 mg/L苯酚完全降解。随着苯酚浓度的增加,底物抑制作用增强。应用Haldane方程对菌株的生长过程进行动力学模拟,拟合曲线与试验测定值相关性良好,各参数分别为μmax(最大比增长率)0.334 h-1,Ks(半饱和常数)14.07 mg/L,Ki(抑制常数)196.89 mg/L,且该菌株苯酚降解动力学与其生长动力学表现出相似的趋势。代谢机制研究表明,苯酚可诱导该菌合成邻苯二酚1,2-加氧酶降解苯酚。