环境炭质介导胞外电子传递转化污染物的机制

环境炭质可作为电子穿梭体,介导微生物胞外电子传递行为,调控着生物地球化学循环过程.直接和间接电子传递是微生物胞外电子传递过程的两种形式.在间接电子传递中,微生物利用电子穿梭体实现电子从胞内到胞外的迁移,除了微生物自身分泌的穿梭体之外,外源性电子穿梭体也被发现可以促进胞内外的电子转移过程,其中天然和人工的电子穿梭体(如腐殖质、生物炭等)在微生物胞外电子传递过程中均发挥着重要的介导作用,改变了胞外电子转移途径.环境炭质的微尺度结构决定了其介导电子转移的功能.于此,本文以两种外源性电子穿梭体的介导表现为研究主体,系统归纳了以腐殖质、生物炭为代表的环境炭质具有的氧化还原活性基团(如醌/酚类基团)和石墨化芳香炭结构(稠环芳香区域)、以及富碳介质的电子穿梭性能和机制;详述了环境炭质介导胞外电子转化典型的污染物(重金属和有机物)的效果;最后,总结了环境炭质(天然有机质和人工有机炭)在土壤、沉积物或水体系统参与介导胞外电子转移过程,并展望了当前研究所面临的挑战,这为新型电子穿梭介质的设计研发和工程应用提供技术支撑.

香根草对富营养化水体净化效果研究

采用浮床种植香根草技术研究了香根草对富营养化水体的净化能力 .结果表明 ,香根草对富营养化水体中的氮、磷、COD、BOD等具有明显的去除效果 ,能显著改善富营养化水体的水质 .

铁矿物协同Shewanella oneidensis MR-1介导的钒(V(Ⅴ))还原及其作用机制

矿物协同微生物可以将高毒性的V(Ⅴ)还原为毒性及流动性较低的V(Ⅳ),从而达到治理钒污染的目的.以希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1为试验菌株,采用黄铁矿、菱铁矿、马基诺矿3种铁矿物作为受试矿物,考察铁矿物协同微生物对V(Ⅴ)的还原特性,探讨影响V(Ⅴ)还原的因素,并研究马基诺矿协同S.oneidensis MR-1还原V(Ⅴ)对胞内酶活性、胞外聚合物(EPS)及电子传递的影响,解析铁矿物协同微生物介导的V(Ⅴ)还原机制.结果表明,3种铁矿物均能促进S.oneidensis MR-1对V(Ⅴ)的还原,其中马基诺矿的效果最佳,V(Ⅴ)还原率由对照组的80.84%提高到95.54%.马基诺矿协同S.oneidensis MR-1还原V(Ⅴ)的还原率与初始V(Ⅴ)浓度及pH值成反比,与矿物添加量及接菌量成正比.添加马基诺矿后,胞内的硝酸盐还原酶(NAR)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)及ATP水平均有不同程度的提高,EPS中蛋白质、多糖和核酸的含量增加,电子传递能力增强,从而促进V(Ⅴ)生物还原.扫描电镜-能量散射X射线谱(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)显示,马基诺矿促进S.oneidensis MR-1将V(Ⅴ)还原为不溶性V(Ⅳ),形成沉淀聚集在菌体周围.

微生物还原五价钒的电子传递过程及其钒还原对藻类生长的影响

为探究微生物还原五价钒[V(Ⅴ)]的机理,从钒污染土壤中筛选出一株V(Ⅴ)还原菌,经鉴定为神户肠杆菌(Enterobacter kobei NC1-2),研究不同电子传递抑制剂和电子穿梭体对菌株NC1-2还原V(Ⅴ)的电子传递过程的影响,以及V(Ⅴ)微生物还原前后的毒性变化及其对藻类生长的影响。结果表明,当V(Ⅴ)初始浓度20 mg·L^(-1),培养3 d时菌株NC1-2对V(Ⅴ)的还原率为90.3%。扫描电镜(SEM)结果显示菌株表面附着无定形物质,结合能量散射X射线谱(EDS)分析证实无定形物质中含有钒元素;X射线光电子能谱(XPS)分析表明菌株NC1-2将V(Ⅴ)还原为V(Ⅳ)。电子传递抑制剂辣椒素、奎那克林和氯化铜能抑制菌株NC1-2对V(Ⅴ)的还原;核黄素作为电子穿梭体可缩短电子传递距离,促进胞外电子传递,有利于V(Ⅴ)的还原,进而加快菌株NC1-2对V(Ⅴ)的还原。V(Ⅴ)还原成V(Ⅳ)后毒性降低,减少了对小球藻Chlorella pyrenoidosa和斜生栅藻Scenedesmus obliquus的生长胁迫,两种藻生长96 h时的藻密度显著增加,且叶绿素a含量均有所提高,分别为17.4 mg·L^(-1)和15.8 mg·L^(-1)。研究表明,强化微生物还原V(Ⅴ),能降低其对水生生物的毒性。

农田氮、磷的流失与水体富营养化

农田氮、磷的流失 ,不仅造成化肥的利用率降低 ,农业生产成本上升 ,还对水环境造成污染 ,引起水体富营养化。本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素 ,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。

苄嘧磺隆对Cu^(2+)在粘土矿物上吸附-脱附的影响

选择两种粘土矿物Ca 蒙脱石和高岭石作为吸附体 ,研究Cu2 +的吸附 脱附行为 ,以及苄嘧磺隆对Cu2 +吸附 脱附的影响 .结果表明 ,Cu2 +在比表面积、CEC大的Ca 蒙脱石上吸附量较高 ;而在比表面积、CEC小的高岭石上吸附量较低 .蒙脱石对Cu2 +的吸附主要是静电吸附 ,吸附的Cu2 +较易脱附 ;高岭石主要通过专性吸附机制而吸附Cu2 +,吸附的Cu2 +较难脱附 .苄嘧磺隆对Cu2 +在粘土矿物上吸附 脱附的影响显著 .苄嘧磺隆增加了Cu2 +在Ca 蒙脱石上的吸附 ,苄嘧磺隆作为桥而连接Ca 蒙脱石和Cu2 +,苄嘧磺隆的浓度越高 ,Cu2 +的吸附量越大 ,解吸量越低 .苄嘧磺隆对Cu2 +在高岭石上吸附的影响 ,则是低pH值增加Cu2 +吸附 ,高pH值时降低Cu2 +吸附 。

除草剂苄嘧磺隆在土壤中的吸附

应用平衡法研究了除草剂苄嘧磺隆在 8种土壤中的吸附特性 .结果表明 ,土壤对苄嘧磺隆有很强的吸附性 ,且随供试土壤理化性质的差异其吸附性呈明显变化 .苄嘧磺隆在土壤中的吸附符合Fruendlich方程 ,其在土壤中的吸附常数Kf 与土壤有机质、粘粒含量呈显著正相关 (r =0 73 93 和 0 775 1 ,p <0 0 5 ) ,与土壤 pH呈显著负相关 (r=0 70 68 ,p <0 0 5 ) .苄嘧磺隆在土壤上的吸附自由能为 1 1 4 5～ 1 3 3 8kJ/mol。

农药在光照土壤层的迁移和降解

光照条件下 ,农药在土壤层中的降解速率不仅决定于光解本身 ,而且还是土层厚度、迁移过程的函数 .为此 ,描述了理解这些不同过程复合效果的理论框架 ,提出了允许实际光解过程和扩散过程分离定量的实验方案 ,同时进行了除草剂苄嘧磺隆在不同厚度土壤中的光解实验 ,并用数学模型评价了实验结果 .实验中确定了苄嘧磺隆在土壤中的实际光解速率常数 ,这个常数是不依赖于迁移动力学的 .

除草剂苄嘧磺隆在环境中的降解转化研究进展(综述)

综述了除草剂苄嘧磺隆在植物体内的代谢 ,在环境中的微生物降解、水解等过程 ,并提出了除草剂施用以后应当引起重视的残留问题。

土壤表面农药光化学降解研究进展

农药在土壤表面的光化学降解是重要的非生物转化途径 ,其过程和产物对农药药效、代谢、毒性及环境影响重大。本文综述了土壤表面农药光解研究方法和影响农药光解的土壤因素 ,分析了农药在土壤表面的主要光反应类型 ,并讨论了土壤表面农药光解实际应用等方面的热点问题。

磺酰脲类除草剂在硅胶G表面的光解

应用高效薄层析方法研究了苄嘧磺隆、甲磺隆、氯磺隆、氯嘧磺隆 4种磺酰脲类除草剂在氙灯与太阳光下的光解动力学 ,以及 8种有机色素对苄嘧磺隆光降解的影响 .结果表明 4种除草剂在硅胶G表面的降解呈一级动力学反应 ;有机色素对除草剂的降解均表现显著的猝灭效应 ,其中以姜黄素的猝灭作用最强 .色素剂量与光解中的猝灭效应存在着显著的相关性 ,色素剂量加大 。

铜绿微囊藻对苯酚的富集与降解

以苯酚为培养介质中的唯一碳源 ,研究铜绿微囊藻的生长和对苯酚的去除效果。结果表明 ,铜绿微囊藻能利用苯酚的碳进行光合作用 ,加快其生长 ;同时 ,铜绿微囊藻对苯酚有明显的富集与降解作用 ,富集量 2 4 h最大达 2 7.85mg/g,此后随时间的延长逐渐降低。铜绿微囊藻对苯酚的降解符合一级动力学方程 ,5d降解率为 67.6%。

土壤湿度水平和湿-干循环对硝酸钙盐积累土壤锰释放的影响

在 [Ca(NO3) 2 ]盐处理土壤中 ,研究了两种湿度水平 (2 0 0、40 0g·kg-1)和湿 干循环对土壤Mn释放的影响 .结果表明 ,土壤水分状况影响土壤Mn的有效性 ,湿度大时 ,易还原态Mn转化为水溶态、交换态Mn ;盐分对易还原态Mn的转化有一定影响 ,NO-3 能缓冲土壤Eh的下降 ,有抑制易还原态Mn转化的作用 .连续的湿 干循环能使土壤 2价Mn(水溶态Mn、交换态Mn)浓度降低 ,而Ca(NO3) 2 盐能增加Mn的不溶性 .这在Mn含量低的土壤上 ,最终将导致Mn的缺乏 .

对甲基苯磺酰氯衍生化液相色谱法测定土壤中草甘膦

建立简单、灵敏的土壤中草甘膦残留量的高效液相色谱检测方法。土壤样品用0．6mol·L^-1KOH提取，经对甲基苯磺酰氯衍生化后，注入Cj8柱中分离，用紫外检测器在235FIB波长检测，流动相组成为0．05mol·L^-1磷酸盐缓冲液（pH5．5）：甲醇=65：35（V：V）。样品中苹甘膦浓度在0．5～40mg·L^-1范围内与峰面积呈线性关系（R^2=0．9998）。草甘膦的最小检出量（LOD）为2×10^-10g，土壤中最低检出浓度（LOQ）为0．02mg·kg^-1，平均回收率及变异系数分别为81．3％-98．3％和0．66％～5．63％。

除草剂阿特拉津的环境行为及其生态修复研究进展

三嗪类除草剂阿特拉津是在世界范围内应用的一种除草剂,它对人类健康、农业生产及生态环境的影响具有全球性,已经引起广泛关注。本文介绍了阿特拉津的性质、危害、迁移分布、降解转化及生态修复方法。

土壤中植物有效锰的形态分级

用4种方法测定土壤有效态锰含量，并加以比较和评价，从而确定出最优的土壤有效锰测定方法。研究结果表明，采用一种顺序浸提的方法能比较准确地反映土壤的供锰状况，锰组分及其相应浸提剂为：易溶态锰（0.05 mol/L Ca(NO3)2提取）、弱吸附态锰（pH 8.5, CaDTPA-B4O7 ）、碳酸盐束缚态锰（石灰性土壤，用1.6 mol/L HNO3快速浸提）或专性吸附态锰（非石灰性土壤，pH 4.4，0.05 mol/L Ca(NO3)2 + 0.05 mol/L Cu(NO3)2提取）和氧化锰（pH 2.0，0.1 mol/L NH2OH(HCl）。由盆栽试验辣椒吸收的锰与土壤锰相关分析结果显示，易溶态锰是植物最易吸收的锰，其回归方程为：Y = -14.409 + 21.658 X，r =0.9938**（p≤0.01），Y为辣椒叶片锰含量，X为土壤易溶态锰浓度。

固定化微生物技术及其在污染土壤修复中的应用

固定化微生物技术是一种新的生物处理技术,与普通生物处理法相比有许多优点。本文对固定化微生物的制备方法、固定化微生物的载体、固定化微生物的反应特性以及固定化微生物技术在污染土壤治理中的应用和研究进展状况进行了综述,并对其今后的发展方向作了探讨。

纳米Fe^0与微生物协同降解土壤中PCB77

以红壤、黄褐土和砂姜黑土为供试土壤,以3,3′,4,4′-四氯联苯(PCB77)为目标化合物,进行了纳米Fe0、微生物以及联合体系降解土壤中PCB77的动力学研究。结果表明,土壤中PCB77自然降解率低,投加纳米Fe0和微生物均能显著加快土壤中PCB77降解速率,降解过程可用一级反应动力学方程拟合。当PCB77初始浓度为4mg·kg-1,纳米Fe0投加量为20mg·g-1,PCB77在红壤、黄褐土和砂姜黑土中反应速率常数k分别为0.0205d-1、0.0165d-1和0.0145d-1;通过富集培养的方法从污染土壤中分离出一株多氯联苯降解菌,初步鉴定该菌株为Pseudomonas sp.,当降解菌投加量为2×108cfu·g-1时,PCB77在3种土壤中反应速率常数分别为0.0136d-1、0.0094d-1和0.0124d-1;当同时投加20mg·g-1纳米Fe0和2×108cfu·g-1降解菌时,其反应速率常数分别为0.0264d-1、0.0218d-1和0.0232d-1。纳米Fe0与微生物协同降解的效果要明显优于纳米Fe0和微生物的单一体系。

南淝河水及沉积物中的重金属污染评价

分析、评价了南淝河水及其沉积物中的重金属含量状况。结果表明，南淝河河水重金属含量较低，属国家地面水Ⅱ类标准，但沉积物中的重金属污染严重，是河流背景值的几倍甚至几十倍。南淝河下游两岸合肥市工业区是污染产生的主要污染源。