表面活性剂对土壤中多环芳烃生物有效性影响的研究进展

表面活性剂能够改变多环节烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）在土壤中的溶解度、吸附/解吸平衡和与土壤微生物的相互作用,从而改变PAHs的生物有效性,表面活性剂主要通过降低土壤-水之间的界面张力,增加PAHs的溶解度、促进PAHs的运输等方式来加强PAHs的生物有效性,但由于表面活性剂本身对微生物的毒害作用或无毒的表面活性剂优先作为微生物的生长基质,可能会对PAHs的生物有效性起到抑制作用,另外,表面活性剂对土壤中不同形态的PAHs生物有效性的影响不同,表面活性剂、PAHs和土壤微生物的类型浓度以及土壤的物理化学条件等都对PAHs的生物有效性有影响。     

油田区多环芳烃污染盐碱土壤活性微生物群落结构解析

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是土壤中广泛存在的、美国环保总署(USEPA)优先控制的一类有毒(致癌、致突变)的持久性污染物,主要来源于人类活动。土壤微生物多样性是表征土壤质量变化的敏感指标之一。磷脂脂肪酸(PLFAs)分析方法是基于活性微生物细胞膜的PLFAs组分的生化检测技术,克服了传统培养方法只能分离出少量微生物(1%)的缺点。采用PLFAs方法,解析了土壤活性微生物对PAHs污染胁迫的反应。结果表明,土壤微生物分布情况可分为4种类型:Ⅰ型,微生物PLFAs种类最多,占该区土壤微生物PLFAs种类总数的57.7%,PAHs对变量的解释量最小;Ⅱ型,微生物PLFAs占PLFAs总数的30.8%,PAHs对变量的解释量较小;Ⅲ型,微生物PLFAs种类占总数的7.68%,PAHs对变量的解释量较大;Ⅳ型,微生物PLFAs的种类仅占总数的3.85%,PAHs对变量的解释量最大。相关性分析表明:土壤微生物PLFAs的种类、生物量和生态多样性指数与土壤中萘(Nap)、芴(Flu)、蒽(Ant)、苯并[K]荧蒽(Bkf)、苯并[a]芘(Bap)、茚并[1,2,3-cd]芘(Ind)的相对含量呈负相关关系;与苊(Ace)、菲(Phe)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(Baa)的相对含量呈正相关关系;与PAHs的种类和浓度呈负相关关系。结果将为开展PAHs污染土壤的生态风险评价和微生物生物修复技术研究提供理论依据。     

污染土壤重金属的生物有效性和移动性评价：四种方法比较

重金属在土壤中的积累可增加土壤对生态环境的危害,而这种危害与土壤中重金属的活性有关.本文以植物体重金属浓度和地表径流重金属浓度为依据,比较研究了总量法、化学形态分级法、有效成分提取法和淋洗法4种方法评价污染土壤中重金属的生物有效性和移动性的可行性.结果表明,不同方法的评价结果有较大的差异.由于不同土壤的重金属组成有很大的差异,总量法难以反映土壤重金属的生物有效性和移动性;化学形态分级法中的交换态重金属可较好地反映土壤重金属的生物有效性和移动性,有机质结合态和碳酸盐结合态的某些重金属与其生物有效性和移动性也有一定的联系,而氧化物结合态、残余态重金属与重金属的生物有效性和移动性无关;用淋洗方法溶出的重金属量可很好地反映地表径流中重金属的浓度,也可较好地反映重金属的生物有效性;5种化学提取剂提取有效态重金属的结果表明,稀盐(0.01 mol·L^-1 CaCl₂)和1 mol·L^_-1 NH₄OAc提取的土壤重金属量与植物中重金属的积累和地表径流中重金属浓度均显著相关,可较好地表征土壤中重金属的生物有效性和移动性,其中稀盐(0.01 mol·L^-1 CaCl₂)提取的重金属最适于评价重金属的可移动性.     

蚯蚓对土壤中铜、镉生物有效性的影响

以第四纪红黏土红壤和长江冲积物形成的高砂土为供试土壤、分别加入3个浓度的Cu^2 (100、200、400mg／kg)或Cd^2-(5.10、20mg/kg)模拟土壤污染．设置接种蚯蚓(Pheretima sp.)处理与不加蚯蚓对照．并种植黑麦草(Lolium multiflorum)、研究蚯蚓活动对土壤中Cu、Cd生物有效性的影响．以揭示蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的作用。结果表明：蚯蚓活动显著增加红黏中DTPA提取态Cu的含量、只有在浓度低于200mg／kgCu的处理中．才能增加CaCl2提取态Cu的含量．对H2O提取态Cu影响甚微;而对高砂土上Cu、Cd的各种形态影响均不显著;除红黏中浓度高于100mg／kgCu和10mg／kgCd处理外．蚯蚓活动显著提高了两种土壤上黑麦草地上部的生物量;接种蚯蚓后各种重金属处理中黑麦草对Cu的吸收量也显著增加,而Cd的吸收量变化不大。蚯蚓可能通过提高重金属的生物有效性而间接影响植物对重金属的修复效率。     

土壤中六氯苯的老化特征及其在蚯蚓体内的富集规律

采用室内模拟试验,研究了不同土壤中六氯苯的老化特征及其在蚯蚓体内的生物富集规律. 结果表明：六氯苯在不同土壤中的老化过程呈现出先快后慢的二阶段特征,即在初始的60 d内,六氯苯老化速率较快, 随后老化趋势减缓.六氯苯在土壤中的老化作用主要发生在与土壤初始接触的60 d内,其老化速率呈现水稻土>红壤>潮土的规律.六氯苯在蚯蚓体内的生物富集量和生物富集系数也随着老化时间的延长而逐渐降低. 虽然六氯苯在土壤中的可提取态含量随着老化时间延长而下降,但在蚯蚓体内有较高的生物富集量(457.6～984.3 ng·g^-1)和一定的生物富集能力(生物富集系数BAF在3.74～6.35),仍会对土壤生态安全构成潜在威胁.     

农田土壤重金属污染的陆地生物配体模型研究进展

矿产开采和冶炼、工业"三废"排放等原因导致我国农田土壤重金属污染比较严重。如何科学准确地预测和评价土壤重金属的生物有效性及其生物毒性,是近年来人们关注的热点问题之一。陆地生物配体模型(Terrestrial Biotic Ligand Model,t-BLM)是一种能够预测土壤中重金属生物有效性的机理性模型,模型假设环境中的金属进入到生物体内与一些生物位点结合形成金属-生物配体络合物(BL),当BL达到一定浓度时才会对生物产生毒性,由此判断重金属的生物有效性。本文在综述我国农田土壤重金属污染来源及现状的基础上,讨论了土壤重金属的生物有效性及其生物毒性的研究方法,重点介绍了t-BLM的基本原理,基于植物、土壤动物和微生物为受试生物的t-BLM预测和评价土壤重金属生物有效性及生物毒性的研究进展,提出了t-BLM理论和应用上存在的一些不足。     

两种典型土壤胶体对镉的生物有效性的影响

采用黑麦草盆栽试验,研究了人工Cd污染(10.91mg·kg-1)黄棕壤和红壤(简称原土)及其胶体组分(简称胶体)和去胶后组分(简称去胶)Cd的生物有效性,并研究了EDTA对Cd解吸和生物有效性的影响.结果表明:(1)各处理黑麦草株高、地上部干重、根干重、总生物量都表现为胶体＞原土＞去胶,胶体上总生物量分别是原土和去胶处理的(1.31±0.02)倍和(1.82±0 21)倍.(2)黑麦草体内Cd浓度、及其对Cd的富集系数都表现为胶体＜原土＜去胶,表明胶体中Cd的生物有效性＜原土＜去胶.(3)黄棕壤各组分Cd的解吸率分别表现为胶体和原土约为0,去胶组分为(10.5±3.5)%,红壤各组分平均为(20.8±1 9)%,但加入EDTA则明显增加了Cd的解吸,导致黑麦草体内Cd浓度显著增加,黑麦草地上部干重、根干重、总生物量降低.EDTA对Cd的活化作用表现为去胶＞原土＞胶体,黄棕壤＞红壤,EDTA对各处理植株Cd总量的影响与此吻合.这说明,土壤镉的生物有效性受土壤胶体及其pH等的强烈影响.     

用蚯蚓溶酶体作为检测土壤污染的生物标志物

蚯蚓体腔细胞内的溶酶体能积累中性红染料.当受到环境胁迫时,溶酶体膜容易破裂,染料就逐步泄露到细胞质中,使细胞染成红色.中性红的保持时间(neutral red retention time,NRRT)可反映溶酶体受损情况.用不同浓度乙草胺和不同浓度Se处理赤子爱胜蚓(Eisenia fetida),观察体腔细胞溶酶体中性红染色的保持时间.结果表明,随乙草胺和Se处理浓度的增高和处理时间的延长,NRRT缩短;NRRT与土壤中乙草胺残留的浓度呈明显的负相关,与蚯蚓体内富集的Se也有明显的负相关.可见,蚯蚓溶酶体中性红染色保持时间是测定土壤污染物的生物标志物,在环境风险评价和土壤监测中具有稳定性和准确性,可作为早期预警生物标志物.     

有机酸存在下小麦体内Cd的生物毒性和植物络合素(PCs)合成的关系

采用溶液培养方式 ,研究了有机酸存在下小麦体内 Cd的生物毒性和植物络合素 (PCs)合成的相关关系 ,试图寻求一种与小麦体内 Cd的生物毒性高度相关的评价指标。结果显示 ,Cd胁迫对小麦产生明显的毒害效应并诱导小麦根系内 PCs的大量合成。EDTA、DTPA、柠檬酸、苹果酸和草酸的适量供应可不同程度减轻或消除 Cd的生物毒性 ,其强弱顺序为 EDTA >DTPA 柠檬酸 >苹果酸≈草酸。与此同时 ,小麦根系内 PCs的诱导量也有明显下降 ,与 Cd的生物毒性保持一定的线性关系 ,且在EDTA、DTPA和柠檬酸供应下尤为显著。表明 PCs可以作为一项敏感的生化指标 (biochem ical indicator)用来评价和预测环境中 Cd的污染 ,并有望成为重金属生物有效性评价系统中一种新的补充方法     

不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素。本研究以不同粒径(0.25～1 mm、0.075～0.25 mm、<0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验，结合土壤磷吸附相关性质，评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响。结果表明：在水体系中，3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为<0.075 mm(43125、20083 mg·kg^-1)>0.075～0.25 mm(37376、13199 mg·kg^-1)>0.25～1 mm(27749、12251 mg·kg^-1);在土壤体系中，同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小。与无生物炭处理相比，添加SBC提高了土壤对磷的最大吸附量(S_max),增幅为236.8%～755.7%,并降低了土壤磷解吸率；添加MBC的S_max增幅较SBC低，但提高了土壤磷解吸率(增幅为7.2%～295...     

蚯蚓对细菌降解土壤中菲的作用

通过30d室内培养试验,分别研究了接种蚯蚓(E)、细菌(B)以及同时接种细菌和蚯蚓(BE)对土壤中菲降解的影响.结果表明: 在土壤中菲的初始污染浓度为50 mg*kg-1的条件下,各处理间菲的降解率差异显著,其降解率的大小顺序依次为:BE》B》E》CK(对照); 在150 mg*kg-1菲的初始污染浓度下,BE处理中菲的降解率高达98.86%,显著高于CK和E处理.B处理中细菌的双加氧酶活性在3种菲初始污染浓度下没有显著差异,而BE处理中双加氧酶的活性随着土壤中菲的初始污染浓度的升高而增加.在相同菲污染浓度下BE处理中蚯蚓体内的菲含量明显高于E处理.表明蚯蚓能够通过生物富集作用降低土壤中菲的浓度,而蚯蚓与细菌的相互作用能够进一步促进土壤中菲的降解.     

接种功能内生细菌Diaphorobacter sp.Phe15减少蔬菜亚细胞菲积累的体外试验研究

[目的]土壤中的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)可被蔬菜根系吸收并在可食部分积累进而通过食物链威胁人群健康。接种功能内生细菌能有效减低蔬菜中PAHs的积累,而关于其对蔬菜亚细胞组分中PAHs积累的影响却鲜有报道。[方法]采用体外实验,研究了接种具有菲降解功能的菌株Diaphorobacter sp. Phe15对空心菜茎叶亚细胞组分中菲积累的影响及PAHs代谢相关酶活性的响应。[结果]接种Phe15可以可加速空心菜茎叶亚细胞中菲的降解,显著削减空心菜亚细胞组分中菲的含量,接菌后空心菜亚细胞组分中菲降解率达90%以上。此外,接种功能菌Phe15可以影响空心菜亚细胞组分中PAHs代谢相关酶系的活性,空心菜亚细胞水平POD、PPO、C230活性整体得到提高,且酶系活性与空心菜体内菲积累呈负相关关系。[结论]接种具有菲降解功能的菌株Phe15增加了空心菜亚细胞水平PAHs代谢相关酶系活性,进而降低空心菜体内菲的积累,研究结果为利用功能内生细菌削减蔬菜中多环芳烃污染提供了一定的参考和理论依据。     

土壤砷植物暴露途径的土壤因子模拟

确定土壤中重金属生物有效性是评价土壤重金属污染生态风险的关键,然而在生态风险评价实际应用中,测定土壤重金属生物有效性耗时且高成本,限制了生物有效性评价法的应用。通过对模式植物的文献搜集,总结了影响植物富集土壤砷的7个土壤因子,揭示了土壤砷植物暴露的影响机制。运用SPSS 18.0对文献数据集各个土壤因子进行了回归分析、相关性分析和共线性分析。单因子回归分析表明营养盐类对植物富集砷影响很小,可以忽略不计;相关性分析和共线性分析结果表明土壤因子之间存在多元共线性;主成分分析结果表明,植物富集砷浓度主要受土壤质地的物理综合指标以及土壤总砷含量和土壤酸碱度等化学综合指标影响。其中植物富集浓度受土壤中总砷浓度影响最大,受土壤质地中砂粒含量影响其次;土壤粉粒、粘粒、有机质含量和阳离子交换量对富集也有一定影响;而土壤酸碱度对植物富集浓度的影响相对较小。最终通过数学模型解释植物富集砷浓度随土壤性质变化的规律,建立了土壤性质与土壤砷植物暴露的相关关系,为土壤重金属生物有效性风险评价法提供理论依据。     

多环芳烃在土壤中的行为

多环芳烃（PAHs)在土壤中达到吸附平衡时存在“快”和“慢”两个吸附过程,植物能够从土壤中吸收低分子量的PAHs并向植物的地上部分迁移转化,但PAHs在植物体内主要的累积方式是植物地上部分的空气污染,微生物对PAHs的降解依然是去除PAHs的主要方式,主要通过微生物产生的酶的作用,本文详细分析了影响PAHs生物去除的各种因素。     

蚯蚓-菌根在植物修复镉污染土壤中的作用

以灰化土(Aquods)为供试土壤,分别加入4个浓度的Cd2 (0,5,10,20mg/kg)模拟土壤污染,设置每钵接种8条蚯蚓(Pheretimasp.)、接种菌根(InoculumEndorize-Mix2)和同时接种蚯蚓和菌根的处理,以不加蚯蚓和菌根为对照,并种植黑麦草(Loliummultiflorum),研究蚯蚓菌根相互作用对Cd污染土壤中黑麦草生长及土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明菌根浸染率不受添加Cd浓度的影响,平均浸染率为22%,加入蚯蚓能使菌根的侵染率提高9%。在Cd污染土壤上,引进蚯蚓显著增加了黑麦草地上部的生物量,接种菌根对黑麦草地上部分产量没有明显影响,同时接种蚯蚓和菌根与只接种蚯蚓相比没有显著差异。蚯蚓活动显著提高了土壤中CaCl2-Cd的含量,而菌根只在低浓度Cd处理上增加了土壤中CaCl2-Cd含量,二者对H2O-Cd、DTPA-Cd均无显著影响,蚯蚓和菌根对增加土壤有效态Cd含量不存在协同作用。蚯蚓活动促进了黑麦草对Cd的吸收,但吸收的Cd积累于黑麦草根部。接种菌根不仅能促进黑麦草对Cd的吸收,而且还能促进Cd从植物的根部向地上部分转移,由于接种蚯蚓可以提高菌根的浸染率,所以二者具有促进Cd向地上部转移的协同作用。这对于重金属污染土壤的植物修复具有十分重要的意义。     

睾丸酮丛毛单胞菌对羊草根际土壤PAHs降解及细菌群落结构的影响

探究睾丸酮丛毛单胞菌 (Comamonas testosteroni,C.t) 联合羊草修复多环芳烃 (Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) 污染土壤过程中,羊草根际土PAHs降解及根际微生物的变化。用气相色谱-质谱法 (GC-MS)检测C.t联合羊草时根际PAHs的降解,通过高通量测序技术测定羊草根际土壤细菌群落及多样性,采用冗余分析及网络分析评价PAHs降解与细菌群落组分之间的相关性,用PICRUSt软件预测PAHs降解潜力。结果表明,C.t的接入在修复后期 (60–120 d) 促进PAHs降解,使羊草根际细菌丰富度、多样性以及细菌与PAHs的相关性发生改变,并且提高了羊草根际PAHs的降解潜力。C.t主要通过影响变形菌门属水平中鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、MND1和Nordella,放线菌门属水平上红色杆菌 (Rubrobacter) 和Gaiella,酸杆菌门属水平中RB41以及拟杆菌门中黄杆菌 (Flavobacterium),从而加快羊草根际土中萘 (Nap)、菲 (Phe)、苯并芘 (BaP) 3种PAHs的降解。研究以期为C.t联合植物降解土壤PAHs污染提供理论依据,为微生物联合植物修复土壤PAHs提供新的微生物选择。     

色谱在生物有机体内多环芳烃检测中的应用

多环芳烃(PAHs)既能融于生物有机体的脂质中,也能同生物体有机体内的脂蛋白、核酸等生物大分子结合,对生物有机体产生危害。检测生物有机体内的PAHs,有助于我们评价其生物活性、研究其毒理行为和"三致"作用机制,指导人们合理、有效的减少或阻止PAHs对人体带来的危害。色谱法作为传统的检测方法,具有分离效果好,检出限低,灵敏度高,重现性好,仪器易于普及,可纯化、检测生物有机体内PAHs等优点,在生物有机体内PAHs检测中具有广阔的应用前景。本文就近年来色谱在检测生物有机体内PAHs中的应用做一总结,并对其将来在生物有机体内PAHs检测中的广阔前景进行展望。     

外源二甲基砷对油菜生长及土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验研究了土壤中添加外源二甲基砷(DMA)对油菜(Brassica campestris)生长及土壤中砷生物有效性的影响.结果表明:随着外源DMA添加量的增加,油菜的出苗率和生物量均在一定程度上表现出了低浓度促进而高浓度抑制的现象.当外源DMA添加量达到90 mg·kg-1时,第2季盆栽油菜的出苗率和生物量与对照相比分别下降了9.5%和57.0%,表明DMA对油菜生长的影响具有长期性;随着外源DMA浓度的增加,土壤中有效态砷及油菜体内的砷含量均表现出增加的趋势,相关性分析表明,该三者间具有极显著相关关系;添加入土壤中的DMA主要发生去甲基化作用,产物主要为As(V)及少量的As(Ⅲ),且随着外源DMA添加量的增加,As(V)和As(Ⅲ)的浓度均表现出增加的趋势.     

植物根对土壤中PAHs的吸收及预测

研究了多种植物根对土壤中多环芳烃(PAHs)的吸收作用,阐述了根系吸收与土壤污染强度、污染物性质、植物组成等的关系,并用实验数据检验了限制分配模型对植物吸收土壤中PAHs的预测性能。供试土壤中菲和芘的起始浓度分别为0~457和0~489mg/kg;45d后,随土壤中菲和芘浓度提高,根中菲和芘含量明显增大,根系富集系数则减小。不同植物根中菲和芘含量和根系富集系数与根的脂肪含量呈显著正相关。由于芘的Kow较大,同种植物根中芘含量、芘的根系富集系数则远大于菲。经45d处理,尽管土壤中菲浓度变化很大(从不足1mg/kg到约45mg/kg),限制分配模型能较好地预测供试植物根中菲的含量,黑麦草和菜心根中菲含量的预测误差低于81%。作为限制分配模型预测植物吸收的关键参数,不同植物根吸收菲的αpt值与根脂肪含量显著正相关。     

镉对苯并（a）芘在蚯蚓亚细胞组分中分配积累的影响

通过外源添加不同浓度镉离子(Cd~(2+))来研究复合污染条件下镉(Cd)对苯并(a)芘(Ba P)在蚯蚓体内不同亚细胞组分(组分C:细胞溶质组分;组分D:固体颗粒组分;组分E:细胞碎片组分)中的分配积累情况,并探究其内在机制。结果表明,Ba P主要分布于蚯蚓的细胞碎片组分,其次为固体颗粒组分,在细胞溶质组分中的浓度最低。在Cd~(2+)添加处理下,随着Cd~(2+)浓度的增加,3个细胞组分中的Ba P浓度呈先降低后升高的趋势。随着Cd~(2+)浓度的增加,3个亚细胞组分中的蛋白含量与乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性均呈先升高后下降的趋势;而蚯蚓细胞溶质和细胞碎片组分中的谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性呈先下降后上升的趋势,但固体颗粒组分中逐渐增加。相关性分析表明,蚯蚓细胞溶质和细胞碎片组分中的蛋白含量与其对应组分中的Ba P浓度呈显著负相关;细胞溶质组分中的ACh E活性与该组分中的Ba P浓度呈显著负相关;而GST的活性与Ba P浓度没有显著相关性。综上所述,Ba P主要分配积累在细胞碎片组分中,Cd~(2+)可能通过影响蛋白含量及ACh E的活性,从而影响Ba P在细胞碎片和细胞溶质组分中的积累,使得Ba P的浓度随着Cd~(2+)浓度的增加呈现先降低后升高的趋势。