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环境科学研究 2022年第2期35卷 435-442页

作者：疏茂汤岑鹏赵峰娃赵青广东省科学院生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东广州510650 中国海螺创业控股有限公司安徽芜湖241070 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳110016

纳米金属颗粒的安全性是我国纳米产业发展亟需解决的重要课题,认识纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化和生物效应是其安全性研究的重要内容.本文系统阐述了纳米金属颗粒在土壤中的迁移转化、在植物中的运输过程和机制以及在植物... 详细信息

纳米金属颗粒的安全性是我国纳米产业发展亟需解决的重要课题,认识纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化和生物效应是其安全性研究的重要内容.本文系统阐述了纳米金属颗粒在土壤中的迁移转化、在植物中的运输过程和机制以及在植物中的生物转化及其对植物的生物学效应,并在此基础上提出未来研究展望.结果表明:①复杂的土壤环境(pH、离子强度、离子价态、温度、溶解性有机质)能够影响纳米金属颗粒在土壤中的迁移及其形态转化(吸附/解吸、分散/沉降、解离和氧化/还原);②纳米金属颗粒首先吸附在植物的根部,再通过质外体或共质体途经向植物内部转移,由木质部和韧皮部组成的维管系统进行转运;③根际分泌物以及植物体内的蛋白质与有机酸等对纳米金属颗粒在植物中的生物转化起到重要作用;④纳米金属颗粒可以通过引起氧化应激或抑制营养元素吸收对植物产生毒性效应.为此,提出未来研究展望:建议重点关注纳米金属颗粒在土壤中形态转变过程的耦合效应,以及各赋存形态在植物体内的运输途径、生物转化过程机制及其对植物生物效应的贡献等.

关键词：纳米金属颗粒土壤-植物系统迁移转化生物效应

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微生物介导铁还原耦合氨氧化过程的研究进展

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微生物学报 2022年第6期62卷 2249-2264页

作者：程宽李涵杜衍红董海波刘同旭中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640 广东省科学院生态环境与土壤研究所华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 中国科学院大学北京100049

铁的氧化还原过程可以显著影响环境中次生矿物的形成、养分转化和污染物的归趋。作为厌氧环境中新发现的铁循环过程,铁氨氧化过程对自然和农田生态系统中氨氧化的贡献可达10%以上,对环境保护和农业生产具有深远的意义。文章主要从发展... 详细信息

铁的氧化还原过程可以显著影响环境中次生矿物的形成、养分转化和污染物的归趋。作为厌氧环境中新发现的铁循环过程,铁氨氧化过程对自然和农田生态系统中氨氧化的贡献可达10%以上,对环境保护和农业生产具有深远的意义。文章主要从发展历程、相关微生物、反应机制、影响因素和环境意义等方面综述了铁氨氧化过程。在此过程中,Acidimicrobiaceaesp.A6和异化铁还原菌(DIRB)是驱动铁氨氧化过程的关键微生物,环境pH、Fe(Ⅲ)的浓度和种类、碳源和Mn(Ⅳ)氧化物是重要环境影响因子。铁氨氧化过程可能由微生物独立驱动完成,也可能由微生物-化学耦合作用驱动完成。从环境意义看,铁氨氧化过程对减少温室气体排放、固定重金属等方面具有积极影响,但也会导致氮素流失等负面环境效应。后续的研究可以从纯化微生物、拓展研究方法等方面着手,进一步提升铁氨氧化过程的研究广度和深度。

关键词：铁氨氧化 NH_(4)^(+)氧化铁还原

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光照和避光条件下石灰性水稻土Fe氧化还原与Cu活性关系研究

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生态环境学报 2022年第7期31卷 1448-1455页

作者：董乐恒王旭刚陈曼佳王子豪孙丽蓉石兆勇吴琪琪河南科技大学农学院河南洛阳471023 广东省科学院生态环境与土壤研究所/华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心/广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650

厌氧条件下土壤中Fe氧化还原过程与重金属的环境行为密切相关。目前关于石灰性水稻土中Fe氧化还原过程中重金属Cu活性变化仍缺乏系统性研究。采用室内淹水厌氧培养方法,在模拟不同Cu污染程度的基础上,研究光照/避光条件下,石灰性水稻土... 详细信息

厌氧条件下土壤中Fe氧化还原过程与重金属的环境行为密切相关。目前关于石灰性水稻土中Fe氧化还原过程中重金属Cu活性变化仍缺乏系统性研究。采用室内淹水厌氧培养方法,在模拟不同Cu污染程度的基础上,研究光照/避光条件下,石灰性水稻土中Fe氧化还原、Cu活性变化及体系中C转化动力学。结果表明,避光条件下,石灰性水稻土Fe(Ⅲ)主要表现为还原过程,且随着Cu污染程度的加深,Fe最大还原速率逐渐降低,轻、中、重度Cu污染土壤分别降低了12.28%、17.54%、31.58%,Fe(Ⅲ)的最大还原速率与Cu的污染程度呈显著负相关关系。同时,Fe(Ⅲ)的还原过程能够降低土壤Cu活性,促进Cu形态转化,体系中0.5 mol·L^(-1) HCl和DTPA提取态Cu含量分别下降了99.6%和96.1%;以中度污染土壤为例,避光培养结束后,体系未检测到弱酸提取态Cu,可还原态和可氧化态Cu的含量分别增加了30.5倍和25.1倍。光照条件下,体系中Fe的氧化还原表现为先Fe(Ⅲ)还原、后Fe(Ⅱ)氧化的过程,随着Cu污染程度的加深,对Fe(Ⅱ)氧化的抑制作用逐渐增强,铁氧化还原菌是介导土壤Fe氧化还原过程的主要驱动力;同时,Fe氧化还原亦能影响土壤中Cu的活性,体系中0.5 mol·L^(-1) HCl和DTPA提取态Cu含量分别下降了23.0%和74.5%;培养结束后,中度污染的石灰性水稻土中弱酸提取态Cu含量下降了94.5%,而可还原态和可氧化态Cu的含量分别增加了28.9倍和18.3倍。水溶性无机碳(WSIC)增加量与Cu活性降低量之间存在极显著正相关关系。以上研究结果可为石灰性土壤中Fe的氧化还原过程及重金属环境行为提供一定的理论依据。

关键词：石灰性水稻土 Fe(Ⅱ)氧化 Fe(Ⅲ)还原 Cu活性重金属

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我国农田土壤重金属污染现状及治理研究进展

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现代农业科技 2024年第5期 115-118,125页

作者：朱雅琪巫静余震邓玉刘德洪徐长林吕亚辉杨国义广东省科学院生态环境与土壤研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东广州510650

农田土壤重金属污染导致农作物重金属含量超标,这些重金属随食物链进入人体,对人体健康造成危害。了解农田土壤重金属污染现状、重金属污染对农作物的危害以及污染农田的治理方法,对保障饮食安全具有重要意义。本文综述了我国农田土壤... 详细信息

农田土壤重金属污染导致农作物重金属含量超标,这些重金属随食物链进入人体,对人体健康造成危害。了解农田土壤重金属污染现状、重金属污染对农作物的危害以及污染农田的治理方法,对保障饮食安全具有重要意义。本文综述了我国农田土壤重金属污染现状,阐述了农田土壤重金属污染可能对农作物造成的影响,概括了目前农田土壤重金属污染的主要治理方式,分析了这些治理方式的差异性和优缺点,并对未来农田土壤重金属污染治理的方向进行了展望,以期为我国农田土壤重金属污染治理的进一步研究提供参考。

关键词：农田土壤重金属污染现状污染治理土壤修复

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尾矿固氮菌的分离筛选及其植物促生效应研究

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生态环境学报 2022年第11期31卷 2180-2188页

作者：郭丽芳杨瑞孙蔚旻佛山科学技术学院食品科学与工程学院广东佛山528000 广东省科学院生态环境与土壤研究所/华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心/广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650

尾矿是一种寡营养环境,含有大量重金属元素,然而营养元素的缺乏,尤其是氮素的缺乏严重阻碍了尾矿生物修复策略的发展。固氮菌可为植物提供可利用性氮,促进尾矿生态修复。然而,目前关于栖息在尾矿中固氮菌的分离研究较少。采用无氮培养... 详细信息

尾矿是一种寡营养环境,含有大量重金属元素,然而营养元素的缺乏,尤其是氮素的缺乏严重阻碍了尾矿生物修复策略的发展。固氮菌可为植物提供可利用性氮,促进尾矿生态修复。然而,目前关于栖息在尾矿中固氮菌的分离研究较少。采用无氮培养基和稀释涂布平板分离法,从湖南怀化溆浦县黄家尾矿分离出7株具有固氮功能的菌株,结果表明,PC-3的固氮酶活性最高(7133.71μmol·h^(−1)·mL^(−1))。IAA、金属抗性和铁载体定性测定结果表明,G6、L31和PC-3同时具备有IAA特性、铁载体和金属抗性的能力。同时研究了菌株的最适生长pH,结果表明大部分菌株在pH偏中性下生长较好,但G6、L2+2在pH=9的条件下生长趋势最好。16S rRNA测序结果表明,上述7株菌分别为Brevundimonas(G15、G18),Xanthobacter(L31),Sphingobium(L2+2),Pseudomonas(PC-3),Mycobacterium(G6),Rhodococcus(L45)。为了进一步探究尾矿固氮菌的植物促生潜力,进行了盆栽试验。与对照组相比,接种L2+2、L31菌株显著提高了植物根长和茎长,其中L31菌株使植物根长和茎长分别增长了130%、93%;接种菌株也显著提高了植物根和茎的干质量,其中接种L2+2处理植物的根、茎的干质量分别增长了260%、188%;接种G6、L31处理植物根和茎的氮含量显著增加,效果最显著的是G6,增长量分别达到406%、131%。结果表明,L2+2、L31和G6具有较大的植物促生潜力,在获取营养物质和促进尾矿的生态演替方面发挥重要作用,可作为生物肥料的良好候选菌株,以促进尾矿生态环境的修复。

关键词：尾矿危害固氮菌重金属污染植物促生生态修复

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滇池沉积柱中有机质和营养盐对天然放射性核素分布的影响

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地球与环境 2023年第3期51卷 354-362页

作者：万难难胡淑捷冉勇中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院深地科学卓越创新中心广州510640 中国科学院大学北京100049 广东省科学院生态环境与土壤研究所华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东省农业环境综合治理重点实验室广州510650

为明确柱状沉积物中有机质和营养盐对天然放射性核素垂直分布存在的影响,本文以中国西南部的淡水湖泊滇池的柱状沉积物为例,阐述了天然放射性核素在滇池沉积物中的分布特征和影响因素,说明了滇池沉积有机质和营养盐对天然放射性核素的... 详细信息

为明确柱状沉积物中有机质和营养盐对天然放射性核素垂直分布存在的影响,本文以中国西南部的淡水湖泊滇池的柱状沉积物为例,阐述了天然放射性核素在滇池沉积物中的分布特征和影响因素,说明了滇池沉积有机质和营养盐对天然放射性核素的影响。分别应用多通道能谱仪(GX6020)和Vario EL III Elementar分析仪对样品中的天然放射性核素、总有机碳(TOC)和总氮TN进行测定,应用钼酸铵分光光度法测定总磷TP的含量。同时,还对有机质、营养盐和天然放射性核素进行了皮尔森相关性分析。研究结果显示:沉积物中^(210)Pb_(ex)指示的年代区间为1955~2017年;沉积物中^(40)K、^(232)Th、^(238)U、^(226)Ra和^(210)Pb_(ex)比活度依次为:185±13.2~798±61.0 Bq/kg、46.2±0.19~101±0.47 Bq/kg、54.5±3.99~136±10.4 Bq/kg、28.5±0.20~66.5±0.50 Bq/kg和98.1±4.54~312±14.0 Bq/kg;TOC、TN和TP含量分别为:7.88~60.3 mg/g,1.11~7.35 mg/g和1.43~2.78 mg/g。滇池湖泊内循环作用促进沉积物中碳氮磷的释放,为水生生物的生长提供营养物质,进而增加沉积物中水生来源有机质的贡献。本研究揭示了沉积有机质和营养盐对^(40)K、^(232)Th和^(226)Ra的稀释作用以及对^(210)Pb_(ex)的清洗效应,为今后湖泊沉积有机质和营养盐对天然放射性核素的研究提供了数据支持。

关键词：滇池有机质营养盐天然放射性核素

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一株稻田土壤梭状芽孢杆菌的分离及其固氮产氢能力研究

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环境科学研究 2022年第11期35卷 2588-2595页

作者：吴志宇周革非陈慧敏汤佳谢章彰刘芳华烟台大学生命科学学院山东烟台264003 广东省科学院生态环境与土壤研究所华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006

为研究水稻土壤中协同固氮产氢菌的固氮产氢特性,拓展协同固氮产氢菌菌种资源,利用厌氧微生物富集培养、亨盖特厌氧滚管等技术,从华南稻田土壤中筛选到一株同时具有产氢和固氮能力的菌株BZ-1.经形态学观察及16S rRNA基因序列系统发育分... 详细信息

为研究水稻土壤中协同固氮产氢菌的固氮产氢特性,拓展协同固氮产氢菌菌种资源,利用厌氧微生物富集培养、亨盖特厌氧滚管等技术,从华南稻田土壤中筛选到一株同时具有产氢和固氮能力的菌株BZ-1.经形态学观察及16S rRNA基因序列系统发育分析,鉴定菌株BZ-1属于梭状芽孢杆菌属(Clostridium sp.).通过测定产氢量、生物量、发酵产物及固氮酶酶活等,对菌株BZ-1的产氢能力及协同固氮产氢特性进行分析.结果表明:菌株BZ-1发酵34.55 mmol/L葡萄糖可产生42.19 mmol/L H_(2),主要副产物为丁酸(15.96 mmol/L)、乙酸(7.14 mmol/L)和乳酸(5.09 mmol/L);菌株BZ-1具有固氮酶活性,能够以N_(2)为唯一氮源进行生长;菌株BZ-1固氮产氢时,相比于添加7 mmol/L氯化铵的试验组,产氢量提高了14.71%,最大生物量降低了33.33%,乙酸产量提升了61.49%.研究显示,菌株BZ-1在协同固氮产氢条件下固氮能力的提升、生物量的降低以及核心碳代谢途径的改变可能是其产氢量提升的原因.固氮产氢菌株BZ-1的获得将为提高土壤肥力以及缓解铅、镉等重金属对农作物的胁迫作用提供新的思路.

关键词：水稻田梭状芽孢杆菌BZ-1菌株固氮产氢协同

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培养条件对Shewanella oneidensis MR-1电极生物膜及细胞形貌的影响

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微生物学报 2022年第6期62卷 2265-2276页

作者：龙明亮朱潇李芳柏吴云当华南农业大学材料与能源学院广东广州510642 广东省科学院生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东广州510650 中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049

【目的】Shewanella oneidensis MR-1是电活性模式微生物,但目前仍缺乏对其细胞及生物膜形貌变化的系统研究,本研究旨在完善对其形貌特征的理解,为支持其作为模式微生物提供有力的基础数据。【方法】选取培养基类型、缓冲液浓度、维生... 详细信息

【目的】Shewanella oneidensis MR-1是电活性模式微生物,但目前仍缺乏对其细胞及生物膜形貌变化的系统研究,本研究旨在完善对其形貌特征的理解,为支持其作为模式微生物提供有力的基础数据。【方法】选取培养基类型、缓冲液浓度、维生素、微量元素、无机盐、电子穿梭体、电子供体、电子受体等培养条件作为变量,采用恒电位培养法获得生物膜,通过扫描电子显微镜对生物膜形貌进行观察。【结果】低浓度缓冲液中(30 mmol/L和100 mmol/L),其细胞多为短杆状,高浓度缓冲液中(200 mmol/L和300 mmol/L)细胞卷曲伸长;缺乏维生素、微量元素、无机盐则可使生物膜紧贴电极生长,变得致密;而穿梭体和电子受体对于*** MR-1极为关键,前者的存在可显著促进生物膜的厚度,后者的缺失可迫使生物膜细胞裂解;此外,通过形貌研究发现,*** MR-1可首尾相连形成超过100μm的长线状结构。【结论】可通过改变缓冲液浓度、培养基类型、电子穿梭体和电子供受体等变量,实现Shewanella oneidensis MR-1电极生物膜及细胞形貌的调控。

关键词：希瓦氏菌生物膜形貌穿梭体扫描电子显微镜

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土地整治与耕地保护协同发展研究

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山西农经 2025年第1期 101-103,161页

作者：林晓钦王皓宇邓伟明孙东滨邓南荣广东省科学院生态环境与土壤研究所/华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心/广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 华南农业大学资源环境学院广东广州510640

随着城市化和工业化的加速推进,土地资源的利用和保护正面临严峻挑战。土地整治是提升土地利用效率和质量的关键手段,而耕地保护则是确保国家粮食安全和社会稳定的必要措施。通过推动土地整治与耕地保护协同发展,能够有效提升耕地的质... 详细信息

随着城市化和工业化的加速推进,土地资源的利用和保护正面临严峻挑战。土地整治是提升土地利用效率和质量的关键手段,而耕地保护则是确保国家粮食安全和社会稳定的必要措施。通过推动土地整治与耕地保护协同发展,能够有效提升耕地的质量和数量,从而保障国家的土地和粮食安全。分析土地整治与耕地保护的现状及其内在联系,深入探讨二者协同发展的路径,对于实现土地资源的可持续利用和确保国家土地的长期发展至关重要。

关键词：土地整治耕地保护协同发展

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珠海市农业土壤和农产品PAEs污染健康风险评估

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环境监测管理与技术 2023年第1期35卷 32-37页

作者：李彬邓玉刘德洪朱雅琪余震杨国义广东省科学院生态环境与土壤研究所广东省农业环境综合治理重点实验室广东广州510650 华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心广东广州510650

在珠海市3种不同类型农业区域内采集69个表层土壤和26个农产品样品,使用GC-FID方法检测6种优先控制的邻苯二甲酸酯(PAEs)化合物,分析区域内PAEs的污染特征和对人体的健康风险。结果表明,农业土壤样品中Σ_(6)PAEs值范围为未检出~1.21 mg... 详细信息

在珠海市3种不同类型农业区域内采集69个表层土壤和26个农产品样品,使用GC-FID方法检测6种优先控制的邻苯二甲酸酯(PAEs)化合物,分析区域内PAEs的污染特征和对人体的健康风险。结果表明,农业土壤样品中Σ_(6)PAEs值范围为未检出~1.21 mg/kg,平均值为0.40 mg/kg,空间分布上表现出中西部高、东部低的特征,土壤中PAEs以DnBP和DEP为主。农产品中∑_(6)PAEs值范围为0.08 mg/kg~3.80 mg/kg,平均值为1.54 mg/kg,水稻、水果和蔬菜对PAEs的富集系数分别为6.23、2.50和2.80~7.06。成人和儿童PAEs的致癌风险分别为2.86×10^(-5)和5.02×10^(-5),均高于人体致癌风险10-6水平。饮食摄入PAEs是致癌和非致癌风险的最大暴露途径,DEHP对人体两种风险的贡献最大。

关键词：邻苯二甲酸酯污染特征空间分布健康风险评估农业土壤农产品珠海市

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