铜和磺胺嘧啶复合污染对土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

随着畜禽养殖业规模化发展以及畜禽粪便的大量农用,由此导致的土壤重金属和抗生素复合污染问题日益突出。以畜禽养殖常用的饲料添加剂铜(Cu)和磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)为目标污染物,分别采用土壤酶试剂盒(微量法)和Biolog-ECO板法,研究二者复合污染对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响。结果发现:低剂量Cu(200 mg/kg)复合污染可缓解SDZ对土壤脱氢酶和β-葡萄糖苷酶活性的抑制效应,低剂量Cu与SDZ表现为拮抗作用;但加重SDZ对磷酸酶活性的抑制效应,二者表现为协同抑制作用。高剂量Cu(500 mg/kg)和SDZ复合对所测试土壤酶活性均表现为协同抑制作用。Biolog-ECO分析表明,SDZ 10 mg/kg添加量对土壤微生物活性具有促进作用,而Cu和SDZ复合污染则可显著抑制土壤微生物代谢活性。多样性指数分析表明,Cu和SDZ复合污染对微生物群落多性影响较小,但可显著改变微生物种群的均一性;且主成分分析也表明,二者复合污染可显著改变土壤微生物群落结构组成。可见,Cu和SDZ复合污染对土壤酶活性的影响与土壤酶的种类及复合剂量有关,且土壤脱氢酶活性是反映SDZ及其与Cu复合污染较为敏感的指标;Cu和SDZ复合污染可显著抑制土壤微生物群落的整体代谢活性,并改变代谢功能,进而促使土壤微生物结构发生变化。

生物炭对噻虫胺在土壤中吸附和降解的影响

为探究由不同热解温度和原材料制备的生物炭对噻虫胺在黑土中吸附和降解的影响,以玉米秸秆和猪粪为原材料,分别在300、500℃和700℃下限氧热解制备了六种生物炭,并将其添加到黑土中,研究生物炭对土壤理化性质与噻虫胺在土壤中吸附-降解的影响。结果表明:添加生物炭可显著提高土壤的pH、有效态磷和有机碳含量,降低土壤的H/C。噻虫胺在土壤及生物炭-土壤混合体系中的吸附过程符合Freundlich模型。添加生物炭显著提高了土壤对噻虫胺的吸附,且吸附量随生物炭热解温度的升高而增大。不同热解温度的生物炭对噻虫胺在土壤中降解的影响不同。高温生物炭-土壤混合体系的强吸附能力降低了噻虫胺被微生物降解的速率,但噻虫胺在低温生物炭-土壤混合体系中具有相对较高的微生物降解速率。因此,在利用生物炭修复农药污染土壤时应该充分考虑生物炭的类型和性质。

赤泥改良过程中微生物群落及酶活性恢复研究

本研究选用蛭石、粉煤灰为基质改良剂,以园林落叶为改良基质的有机质来源,通过长期取样分析培养基质pH值、EC、CEC等基本理化指标、氮素(NO_(3)^(-)-N)含量以及微生物群落功能多样性、群落结构、酶活性等微生物指标的动态变化,来评估赤泥生态修复效果.结果表明,赤泥基质改良处理能显著降低赤泥比重,增加其孔隙率;经近1a的室外培育,基质的pH值、EC分别由11.25和1.05mS/cm降至8.49和0.27mS/cm,硝态氮含量也由8.72mg/kg增至72.17mg/kg;相应的脱氢酶、脲酶及碱性磷酸酶活性也日趋接近对照土壤,微生物群落多样性逐渐增加,群落结构显著变化,其整体代谢功能逐渐恢复.综合比较各处理的修复效果,可知在相同有机质添加量下,粉煤灰添加的处理效果优于蛭石添加,可加速赤泥的土壤化进程,为赤泥土壤化修复和规模化处理研究提供科学依据.

Cu^(2+)共存对磺胺嘧啶在土壤中吸附的影响

选取土壤环境中检出率高的铜和磺胺类抗生素为目标污染物,采用批次平衡试验法研究了在Cu^(2+)共存时,磺胺嘧啶(SDZ)在pH值、离子浓度、有机质含量、颗粒粒径等因子影响下的吸附特征,并对吸附前后的土样进行傅里叶红外光谱(FT-IR)表征.结果表明,在不同pH值环境中,Cu^(2+)显著提高了SDZ的吸附量;Cu^(2+)和Ca^(2+)均能与SDZ通过络合反应和离子桥作用促进SDZ的土壤吸附;有机质对SDZ的土壤吸附的影响与共存Cu^(2+)浓度密切相关;Cu^(2+)对黏粒吸附SDZ的影响较小;FT-IR分析表明,土壤对SDZ-Cu的吸附以物理吸附为主,并伴随氢键作用、表面络合、π-π共轭等作用.Cu^(2+)可显著增加SDZ在土壤中持留能力,降低其环境迁移的风险.