采用富集培养和多环芳烃双加氧酶基因检测方法,从焦化场地多环芳烃污染土壤分离筛选出9株PAHs降解菌.以高分子量多环芳烃芘为唯一碳源进行摇瓶降解实验,结果表明,J6、S5、S4、S2和B4对芘具有较好的降解能力,21 d时芘降解率均达55％以上,其中B4处理芘的降解率最高,达到70.2％.进一步研究了该5株菌及其混合菌对土壤中芘的降解效果,发现混合菌的降解效果高于单菌的降解效果,其中混合菌H4和单菌B4的降解效果较好,49 d时混合菌H4和单菌B4处理土壤中芘的降解率达29.3％和18.3％.经过16S rRNA基因序列比对,鉴定J6菌株为赤红球菌(Rhodococcus ruber),S5为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),S4和S2是鞘脂单胞菌属(Sphingopyxis sp.),B4为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).在电场条件下,混合菌H4和单菌B4处理微生物数量及活性均显著提高,芘的降解率较单独H4和B4处理提高33.0％和20.1％,说明筛选出的5株高分子量多环芳烃降解菌具有较强的电场适应能力,可在高分子量多环芳烃污染土壤电动-微生物修复中应用.

外加电场下土壤微生物会发生快速繁殖和定向迁移.本研究在十四烷污染土壤中不同位置投加十四烷高效降解菌,并施加1 V·cm-1的单向直流电场,考察目标菌群的迁移分布及降解特征.结果表明:微生物受电渗析和电泳作用分别向阴极和阳极迁移,电渗析迁移量是电泳的3.5倍.同时,施加电场还会使土壤环境在空间上存在差异进而影响微生物生长,施加电场的土壤中微生物数量平均值为1.16×108 CFU·g-1(6 d),是不施加电场处理组的2.3倍;S2～S4区是微生物的高效生长区域,电动30 d后,区域平均数量是阴阳极的2.8～3.5倍,是对照处理组的2.1倍.十四烷降解率与微生物数量呈显著正相关关系(r=0.895,P＜0.05),最佳降解区域在近阴极区(S4),可达94.6％.基于试验结果模拟,建立了环境因子修正的电动区域微生物分布模型.该模型结合电动激活和电动运移作用对土壤微生物的叠加影响,实现了定点投加微生物在电动过程中数量的分布模拟.研究结果可为外源功能菌在电动-微生物修复有机污染土壤中的高效引入提供理论依据.

通过定量调控土粒表面电场强度,采用湿筛法和模拟降雨试验,研究了土壤表面电场对东北黑土团聚体稳定性和土壤侵蚀的影响.结果 表明:1)随着土壤本体溶液电解质浓度的降低,土壤颗粒表面电位绝对值和电场强度均不断增加,宾县黑土和克山黑土表面电场强度均可达108 V·m-1数量级;2)随着土粒表面电场增强,土壤团聚体的破碎程度增大,平均重量直径表现为先急剧减小而后保持不变;3)通过人工模拟降雨试验可知,随本体溶液电解质浓度降低,颗粒表面电场增强,土壤流失强度增大.当电解质浓度＜0.01 mol·L-1,对应宾县黑土和克山黑土的表面电位绝对值分别大于210和209 mV时,土壤累积流失量随时间的分布曲线较为接近,表明0.01 mol·L-1是影响土壤侵蚀强度的电解质临界浓度值;4)土壤累积流失量与团聚体平均重量直径之间表现出良好的线性关系.综上,当雨水进入土壤,土粒表面电场增强,引发土壤团聚体破碎并释放大量细颗粒,最后在雨水冲刷作用下发生侵蚀.该研究结果可为深入理解东北黑土区土壤水蚀机理提供新的思路.

为探究山地风电场建设对区域生态系统性质的影响,本研究以云南省将军山风电场区为对象,调查了山地风电场不同分区及周边林地、灌丛、草地和农田生态系统中土壤理化性质、归一化植被指数(NDVI)、植被覆盖度(FVC)和土地利用转换等因子的变化.结果表明:(1)与 自然生态系统相比,风电场建设后显著增加了土壤容重和pH,但降低了土壤含水率、有机碳、全氮和全磷含量.风电场内弃渣场区的土壤pH最大,风电机组区的土壤含水率、有机碳、全氮和全磷含量最小;(2)2020年研究区归一化植被指数及植被覆盖度均值较2015年均有减少,分别降低了 7.04％和10.02％;(3)相较于2014年研究区土地利用类型转换数据,2017年林地、灌丛和草地面积分别减少了 4.65％、3.95％和4.17％,农田及建设用地面积分别增加了1.73％和315.3％.研究表明,山地风电场建设及维护过程中的土方开挖和土壤压实等工程措施短期内会减少土壤有机碳和养分积累,改变原有植物群落结构和植被覆盖,需要合理开展山地风电场区生态恢复.