随着工农业的迅速发展,土壤重金属和多环芳烃等无机、有机物污染问题日益突出,对作物安全和人体健康造成威胁.相对其他技术,生物修复具有经济成本低和环境友好等优点而颇具潜力.但土壤是无机黏土矿物、有机质及有机-无机胶体等组成的复合体系,对进入其中的污染物质具有较强的吸附作用,因而限制了污染物的生物有效性,不利于生物修复的开展.向污染土壤施加表面活性剂可以改变土壤的表面电荷、吸收位能及污染物的赋存形态或溶解度,对提高生物修复效率具有积极作用,因此,围绕表面活性剂强化生物修复的相关研究成为当前热点.本文综述了土壤中重金属和多环芳烃的污染现状、表面活性剂类型以及不同因素对表面活性剂强化生物修复效果的影响,最后对该技术存在的问题进行了总结和展望,以期为表面活性剂筛选及其强化生物修复污染土壤提供理论基础.

目的:探讨富硒茶叶中有机硒的高效提取方法及其赋存形态。方法:采用持续透析法和差减法进行有机硒提取方法优选，同时根据Osborne溶解性蛋白质的分类及性质，顺序浸提水溶、盐溶、醇溶及碱溶蛋白4种蛋白质。利用体外模拟技术模拟富硒茶叶中硒在胃肠液的消化过程，采用原子荧光光度计-液相色谱联用法进一步分析人体摄入硒的生物可利用度及有机硒在茶叶中的赋存形态。结果:富硒茶叶总硒含量为（303.12 ± 1.19）μg/kg，持续透析法、差减法测得有机硒含量分别为（154.76 ± 9.47）、（265.02 ± 6.55）μg/kg，二者比较差异有统计学意义（ t=- 2.56， P < 0.05）。4种蛋白质含量由大到小依次为碱溶蛋白（29.79 g/100 g）、水溶蛋白（2.52 g/100 g）、盐溶蛋白（2.15 g/100 g）、醇溶蛋白（1.04 g/100 g）。经胃肠液消化模拟，茶叶样品的硒含量为（203.01 ± 3.16）μg/kg，硒的生物可利用度为66.97%；醇溶蛋白中硒代蛋氨酸（SeMet）含量为（13.87 ± 3.21）μg/kg，硒代半胱氨酸（SeCys）含量为（0.82 ± 0.38）μg/kg；碱溶蛋白中SeMet含量为（2.59 ± 2.16）μg/kg。 结论:富硒茶叶的有机硒提取方法中，差减法优于持续透析法。富硒茶叶中SeMet在醇溶、碱溶蛋白中均可检出，SeCys在醇溶蛋白中可检出。

为明确微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)在西北地区修复重金属污染土壤的最佳胶结轮次,针对西北强蒸发、高风蚀环境,选择宁夏回族自治区中卫市某铜银矿为研究区,开展了利用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)诱导碳酸钙沉淀的适宜菌剂量和菌剂喷施频次研究.采用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌菌液(OD600=2.02)、尿素及氯化钙制成胶结液(分别胶结1～6次,以T1-T6表示,每次用量140 mL),针对研究区重金属尾矿土,探究不同胶结轮次对尾矿土重金属含量及赋存价态、理化指标的影响,利用XRD分析不同注浆轮次下尾矿土中碳酸钙晶体类型.结果表明:T4～T6尾矿土中Cr、As、Hg含量差异不显著(P＞0.05),T6时电导率、铵根离子、碳酸钙沉淀量最大(6271.67 μS·cm-1、15.45％、0.09μg·g-1),pH最小.T4时Cu与可还原态Cr、As和可氧化态Hg呈极显著负相关(P＜0.01),Cr与可还原态Cu、弱酸提取态Hg呈显著正相关(P＜0.05).尾矿土 pH及重金属总量均影响重金属赋存形态.综上,基于MICP技术探究胶结轮次对尾矿区重金属修复效果的影响,以重金属总量、有效形态及理化指标等因素为基础,综合考虑室外大规模修复治理的经济效益,发现4次胶结效果较好,为MICP技术高效治理修复干旱区土壤污染提供理论依据.

考察了渤海海域表层沉积物中砷的含量、分布及赋存形态,评估了沉积物中砷的生态风险,初步探讨了影响沉积物中砷分布的环境化学因子.结果表明,渤海海域表层沉积物中总砷浓度变化范围为9.77～20.60 mg·kg-1,平均浓度为13.33±2.55 mg·kg-1.表层沉积物中总砷的空间分布呈现出由近岸向中部逐渐递减趋势,具有西部高,东部低的特点;各个海区之间总砷含量差异显著,渤海湾和莱州湾海区表层沉积物中总砷含量相对较高.渤海表层沉积物中砷的主要形态为挥发性硫化物、碳酸盐或与无定型铁锰氧化物结合态;沉积物中砷具有一定的生态风险.渤海表层沉积物中砷含量与水体温度、磷浓度、溶解氧含量、pH、沉积物中铁含量和有机质含量呈显著的相关关系.水环境因子和沉积物的理化性质可能对沉积物中砷的分布具有重要影响.

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,是外源氮的一个重要"汇",其对于生源元素循环过程可产生深刻的影响.在当前闽江河口区氮负荷增强背景下,探讨外源氮输入对湿地土壤磷形态赋存及其关键转化过程具有重要意义.为此,选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入水平(NNt,对照处理;NLt,低氮处理;NMt,中氮处理;NHt,高氮处理)对湿地土壤磷形态赋存特征的影响.结果表明,外源氮输入不但增加了湿地土壤的TP含量,而且改变了其土层分布特征.除NMt与NNt处理下的TP含量相当外,NLt和NHt处理下的全磷(TP)含量相比NNt处理分别增加了3.5％和4.4％.氮输入整体上增加了湿地土壤的活性磷和闭蓄态磷含量,但降低了中等活性磷含量.相比NNt处理,NMt和NHt处理下的活性磷含量分别增加了6.5％和12.6％,而NLt、NMt和NHt处理下的闭蓄态磷含量分别增加了3.3％、3.9％和7.0％.中等活性磷在NMt处理下的降幅尤为明显,其值相比NNt处理降低了6.7％.不同氮处理下湿地土壤以闭蓄态磷占比最高(51.8％—54.1％),中等活性磷次之(38.1％—41.2％),活性磷最低(7.0％—7.9％).不同氮处理下的各形态磷占比以HCl-Pi、Residual-P、NaOH-Po和NaOH-Pi较高,Sonic-Po和NaHCO3-Pi次之,而NaHCO3-Po、Resin-P和Sonic-Pi较低.研究发现,氮输入主要通过改变土壤养分及酸碱状况来进一步影响土壤中各形态磷的赋存.其中,NMt和NHt处理下活性磷含量的增加主要与Resin-P和NaHCO3-Po有关,NLt、NMt和NHt处理下闭蓄态磷含量的增加主要与Residual-P有关,而NMt处理下中等活性磷的显著降低主要与NaOH-Pi和Sonic-Po有关.

目的 研究滁菊硒含量与根际土壤硒及不同赋存形态硒含量的相关性.方法 采用连续浸提技术提取滁菊生长根际土壤中 5种形态硒,运用原子荧光分光光度法(AFS)测定滁菊植株不同器官中硒、根际土壤中硒和不同形态硒的含量,应用SPSS 26.0 软件分析滁菊植株不同器官硒含量与根际土壤硒及不同形态硒含量之间的相关性.结果 滁菊植株不同器官硒含量由高到低顺序为花序＞叶＞根＞茎;根际土壤中硒的赋存形态主要为酸溶态,其次为残渣态,而水溶态、可交换态和有机结合态硒含量较低;滁菊植株不同器官中硒含量与根际土壤中硒含量之间无相关性;滁菊花序和叶中的硒含量与根际土壤中水溶态硒、可交换态硒和有机结合态硒含量成显著性正相关,滁菊根中的硒含量与根际土壤中水溶态硒含量成显著性正相关,滁菊茎中的硒含量与根际土壤中有机结合态硒含量成显著性正相关.结论 滁菊中硒的含量与根际土壤中水溶态硒、可交换态硒和有机结合态硒密切相关,为探究滁菊中硒的来源和提高滁菊中硒的含量提供依据.

土壤重金属形态分析是污染土壤修复的关键.基于现阶段土壤重金属污染的研究成果,在指出土壤中重金属形态研究的必要性基础上,对土壤重金属存在的形态和分析方法进行了论述,接着着重对土壤重金属形态分布的主要影响因素进行了深入分析,最后指出本领域研究中存在的问题并提出研究展望.为深入了解土壤重金属的赋存形态?形态分布的影响因素以及提出切实可行的重金属污染土壤修复方式提供理论指导参考.

以7种水生植物(长苞香蒲、水生美人蕉、黑藻、粉绿狐尾藻、花叶芦竹、香根鸢尾、水葫芦)为研究材料,构建生物塘系统,通过差速离心法和五步提取法,提取植物各亚细胞组分和不同化学形态的镉,并用原子吸收分光光度法测定镉含量,分析镉在水生植物体中富集特征,揭示植物对镉的耐性机制.结果表明:(1)水生植物根中镉富集量大于茎和叶;3种类型水生植物富集镉能力表现为沉水植物(粉绿狐尾藻、黑藻)＞浮水植物(水葫芦)＞挺水植物(长苞香蒲、水生美人蕉、花叶芦竹、香根鸢尾).(2)镉在黑藻、水葫芦和花叶芦竹中的亚细胞分布量均呈现为细胞壁＞可溶组分＞原生质体＞线粒体,所占比例分别为37.16％～50.86％、20.69％～31.21％、10.81％～23.83％、8.15％～19.83％.(3)赋存化学形态表现为以氯化钠提取态、醋酸提取态为主,所占比例分别为29.37％～56.27％和15.06％～36.19％.研究发现,粉绿狐尾藻、水葫芦、水生美人蕉和花叶芦竹4种植物为富集镉较好的植物,而黑藻、香根鸢尾和长苞香蒲3种植物的镉富集能力相对较弱;镉主要以果胶酸盐、蛋白质结合态或吸附态存在于植物根的细胞壁和液泡中,以减弱镉对根细胞器和植物地上部分的毒害.

城市红树林湿地面临重金属污染和营养元素过量输入的环境问题.其中,镉(Cd)污染具有较高的生态风险,而铵态氮(NH4+-N)是红树林湿地沉积物中氮素的主要赋存形态.本论文采用盆栽实验研究了镉(Cd)胁迫下铵态氮(NH4+-N)对红树植物秋茄(Kandelia obovata)生理生态特征的影响,包括生物量、叶光合参数(净光合速率Pn,气孔导度Gs,胞间CO2浓度Ci和蒸腾速率E)、叶丙二醛(MDA)和可溶性糖含量以及根系活力.结果表明:(1)在单Cd胁迫下,秋茄生物量和蒸腾速率(E)显著降低,但根系活力在较高的单Cd胁迫下显著增加;(2)Cd胁迫下,低浓度NH4+-N显著增加秋茄根生物量,但对地上生物量(Cd3处理的叶和Cd1处理的茎除外)和光合作用(Pn、Gs和E)的促进作用不显著;高浓度NH4+-N显著抑制了生物量和光合作用(Pn、Gs和E);(3)在Cd1处理下,根系活力随NH4+-N胁迫的增强呈先升高后降低的趋势;在Cd2和Cd3处理下,NH4+-N显著降低了根系活力;(4)Cd胁迫下,低浓度NH4+-N对叶MDA(表征氧化损伤)和叶可溶性糖含量(表征渗透调节)的抑制不显著,高浓度NH4+-N显著降低了MDA和可溶性糖的含量.因此,较低浓度的NH4+-N能够缓解Cd对秋茄地下根的毒害,对地上部分的缓解作用有限;高浓度NH4+-N会与Cd产生协同的复合胁迫,加重对秋茄的毒害.

目的了解粤北大宝山槽对坑尾矿酸性矿山废水(AMD)中沉积物中部分重金属形态分布规律及其潜在的生态风险.方法于2013年11月15日,利用改进的Tessier分级提取法依次提取沉积物样品中Mn、Ni、Cd、Pb、Zn、Cu的化学形态,运用火焰原子吸收分光光度法测定不同形态的重金属含量,并采用地累积指数(Igen)对重金属污染状况和生态风险进行评价.结果各种重金属含量的空间分布表现出下层沉积物中的含量高于上层,其中,Mn和Ni污染程度较轻;Cd和Cu污染达到极强水平;各种重金属主要以残渣态形式赋存.按照重金属形态风险评价准则可知,上层沉积物中Mn的生物有效态含量在40％以上,表现出较强的生物可利用性,环境风险高;上层沉积物中Ni和下层沉积物中Cd环境风险中等.结论槽对坑尾矿区AMD沉积物中Cd和Cu污染值得关注,主要来源可能与尾矿矿渣堆的自然淋滤密切相关.