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不同微生物菌肥对滨海盐渍土土壤质量及玉米产量的影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4279-4292页

作者：叶静陈影屈爽赵文超河北农业大学资源与环境科学学院保定071000 河北农业大学国土资源学院保定071000 河北省农田生态环境重点实验室保定071000

微生物菌肥改良盐渍土具有高效环保的特点,施用功能性微生物菌肥对滨海地区盐渍障碍绿色消减和土壤质量提升有重要意义.试验基于河北省滨海地区中度盐渍土,以玉米为指示作物,在常规化肥施用基础上设置施加推荐用量的不同微生物菌肥T1(... 详细信息

微生物菌肥改良盐渍土具有高效环保的特点,施用功能性微生物菌肥对滨海地区盐渍障碍绿色消减和土壤质量提升有重要意义.试验基于河北省滨海地区中度盐渍土,以玉米为指示作物,在常规化肥施用基础上设置施加推荐用量的不同微生物菌肥T1(常规化肥750 kg·hm^(-2)+复合菌剂75 kg·hm^(-2))、T2(常规化肥750 kg·hm^(-2)+巨大芽孢杆菌300 kg·hm^(-2))、T3(常规化肥750kg·hm^(-2)+胶冻芽孢杆菌300 kg·hm^(-2))、T4(常规化肥750 kg·hm^(-2)+有机硅肥600 kg·hm^(-2))、T5(常规化肥750 kg·hm^(-2)+生物有机肥600 kg·hm^(-2))、T6(常规化肥750 kg·hm^(-2)+活性微藻15 kg·hm^(-2))和仅施化肥750 kg·hm^(-2)(CK)7个处理,研究玉米两个关键时期(大喇叭口期和成熟期)不同微生物菌肥对土壤养分、盐分、细菌群落和玉米产量与经济效益的影响.结果表明,相较CK,T1显著提高了全生育期土壤全氮(TN)和有效磷(AP)含量;成熟期土壤有机质(OM)含量较大喇叭口期平均增加10.35%,但各处理间无显著性差异;相较于CK,T5和T6显著降低了全生育期土壤全盐量和Ca^(2+)含量,平均降低14.51%~18.48%和24.25%~25.51%.T1显著提高全生育期细菌多样性指数,较CK提高了45.16%;土壤优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,优势菌属为芽孢杆菌属和Geminicoccaceae.研究区细菌群落最丰富的功能是化能异养和需氧化能异养,平均相对丰度为28.89%和27.11%,T3和T6显著提高土壤氮循环功能.冗余分析(RDA)结果表明,Na^(+)、SO_(4)^(2-)、p H和EC是驱动细菌群落结构的重要因素,相关性热图显示Na^(+)、SO_(4)^(2-)、pH和EC主要与浮霉菌门呈显著正相关,土壤OM和TN与蓝细菌显著正相关.相较CK,T6在生育期内增加了蓝细菌的相对丰度,优化了细菌群落结构.使用推荐用量的菌肥T1和T6分别提高了7.31%~24.83%的玉米产量和9.05%~23.23%的经济效益;土壤化学性质与产量相关性分析结果初步揭示了EC、AP、HCO3-和Mg^(2+)是限制滨海地区土壤生产力的障碍因子.综上,推荐用量下使用复合菌剂(T1)和活性微藻(T6)可显著提升土壤养分、降低盐分和改善土壤细菌群落结构多样性,既保证了玉米增产增效,又实现了微生物菌肥高效利用和土壤质量提升.

关键词：微生物菌肥盐渍土改良细菌多样性玉米产量滨海地区

聚乙烯微塑料对土壤氮转化的影响及机制研究进展

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环境科学 2024年第8期45卷 4756-4765页

作者：王树涛汪晚晴荣飒爽李宇欣王鑫鑫梁盼刘微河北农业大学国土资源学院保定071001 河北省农田生态环境重点实验室保定071001 河北大学化学与材料科学学院保定071002 河北大学生态环境系保定071002 河北省山区农业技术创新中心保定071001 河北农业大学河北省山区研究所保定071001

聚乙烯塑料是当前农田土壤微塑料(MPs)污染的主要类型之一,具有分布广、颗粒小、易积累且难降解等特点,长期在土壤中存在影响元素循环.在总结国内外重要研究结果的基础上,系统分析和综述了聚乙烯微塑料(PE-MPs)影响土壤氮转化的关键因... 详细信息

聚乙烯塑料是当前农田土壤微塑料(MPs)污染的主要类型之一,具有分布广、颗粒小、易积累且难降解等特点,长期在土壤中存在影响元素循环.在总结国内外重要研究结果的基础上,系统分析和综述了聚乙烯微塑料(PE-MPs)影响土壤氮转化的关键因素和过程.一方面PE-MPs自身作为碳源招募微生物,选择定殖微生物种群,释放添加剂等途径对与土壤氮转化相关微生物和关键酶活性产生直接影响.另一方面PE-MPs通过影响土壤理化性质改变微生物生长微环境对与土壤氮转化相关微生物和关键酶活性产生间接影响.此外,MPs的重要添加剂邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)可能是短期内影响土壤氮转化过程的主要因子.通过建议未来应该深入研究的关键科学问题,可为MPs污染土壤的氮素营养调控和生态风险评估提供科学支撑.

关键词：聚乙烯微塑料(PE-MPs) 氮转化微生物土壤理化性质氮转化功能基因酶

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酰胺键的绿色高效构建方法与技术进展

有机化学 2024年第2期44卷 409-420页

作者：黄净杨毅华张占辉刘守信河北师范大学化学与材料科学学院石家庄050024 河北科技大学河北省新药创制协同创新中心河北省药用分子化学重点实验室石家庄050018

在多肽合成与药物化学研究中,酰胺键形成反应是至关重要的.传统的酰胺键构建方法要使用过量试剂和大量溶剂,对环境和人类健康构成严重威胁,因而开发环境友好的新颖酰化试剂、高效绿色可持续的酰胺键合成方法,以实现酰胺的选择性合成仍... 详细信息

在多肽合成与药物化学研究中,酰胺键形成反应是至关重要的.传统的酰胺键构建方法要使用过量试剂和大量溶剂,对环境和人类健康构成严重威胁,因而开发环境友好的新颖酰化试剂、高效绿色可持续的酰胺键合成方法,以实现酰胺的选择性合成仍然是当前的研究热点.在绿色化学的背景下,重点介绍了近几年绿色高效构建酰胺键的方法,包括元素有机物催化、绿色溶剂和绿色试剂的发展以及应用物理强化技术等,特别强调了这些方法在多肽合成中的应用.

关键词：酰胺键催化绿色化学多肽

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滹沱河流域生态环境动态遥感评价

环境科学 2024年第5期45卷 2757-2766页

作者：李艳翠袁金国刘博涵郭豪河北师范大学地理科学学院石家庄050024 河北省环境变化遥感识别技术创新中心石家庄050024 河北省环境演变与生态建设省级重点实验室石家庄050024

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利... 详细信息

滹沱河流域横跨山西和河北两省,自2000年以来由于经济发展,城市扩建,滹沱河一度断流,但随着国家对生态文明建设的重视和南水北调工程的实施,滹沱河流域生态保护成效显著提升.基于GEE平台选取MODIS数据、Landsat数据和夜光遥感数据等,利用生态环境指数(EI)中的生物丰富度指数、植被覆盖指数、土地胁迫指数和污染负荷指数以及遥感生态指数(RSEI)中的湿度指数相结合生成新的评价指标体系,利用变异系数法和熵权法对指标赋权并构建生态环境评价模型,对2000~2020年滹沱河流域进行生态环境质量评价和分级,并运用地理探测器对其驱动因子进行解释.结果表明:①时间尺度上,2000~2015年滹沱河流域的生态环境处于“衰退期”,2015~2020年滹沱河处于“恢复期”.从格网尺度上看,流域内中部地区生态环境质量呈现逐年提高的状态;流域内西部和东部地区,“衰退期”生态环境质量逐年降低,“恢复期”生态环境质量有所提高.②热点分析表明,滹沱河流域的生态环境质量呈现“中间高两侧低”的空间分布状态.冷点区域集中分布于东部和南部的城市乡镇地区,零星分布于西侧河谷地区.③地理探测分析表明,单因子探测驱动因子主要为人口密度、植被净初级生产力(NPP)、植被覆盖度(FVC)和地貌类型.交互探测的主导因子为“地貌类型+FVC”.随着生态文明建设不断深入和《滹沱河保护条例》的颁布实施,结合流域内不同的自然环境和社会特征等因子,滹沱河流域生态环境评价研究可为因地制宜地改善生态环境政策提供数据支持.

关键词：滹沱河流域生态环境指数(EI) 遥感生态指数(RSEI) 谷歌地球引擎(GEE) 地理探测器

两种Cd积累型番茄品种联合土著微生物对土壤有效态Cd的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1227-1240页

作者：孟庆宇张光伟高夕彤高佳圆米良陈莉倩杨志新河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室保定071000 省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室保定071000

镉(Cd)在作物体内的累积能力主要受土壤Cd有效性决定,为降低Cd积累和保障作物安全,本研究以低Cd积累型‘普罗旺斯’和高Cd积累型‘合作908’番茄品种为研究对象,结合Illumina MiSeq测序,探讨番茄和土著微生物共同作用对土壤中有效态Cd... 详细信息

镉(Cd)在作物体内的累积能力主要受土壤Cd有效性决定,为降低Cd积累和保障作物安全,本研究以低Cd积累型‘普罗旺斯’和高Cd积累型‘合作908’番茄品种为研究对象,结合Illumina MiSeq测序,探讨番茄和土著微生物共同作用对土壤中有效态Cd及微生物多样性的影响。试验设置背景土壤(Cd含量0.24 mg·kg^(-1))和Cd污染土壤(Cd含量0.60 mg·kg^(-1))的灭菌(无土著微生物)与不灭菌(有土著微生物)处理,在此基础上,分别设置不种植番茄、种植‘合作908’和‘普罗旺斯’处理。结果表明:在背景土壤和Cd污染土壤中,‘合作908’吸收积累土壤Cd的能力均显著高于‘普罗旺斯’。与不种植(CK)相比,在灭菌土壤种植‘普罗旺斯’和‘合作908’的单一作用使污染土壤有效态Cd含量分别增加3.16%和5.26%;不灭菌土壤的土著微生物单一作用使污染土壤有效态Cd增加27.37%;不灭菌土壤种植‘普罗旺斯’和‘合作908’(与土著微生物联合)比在灭菌土壤中作物单一种植使土壤有效态Cd含量分别增加29.59%和28.00%,比不灭菌土壤(土著微生物单一作用)分别提高4.96%和5.79%。与CK处理相比,不灭菌污染土壤种植‘普罗旺斯’和‘合作908’使土壤鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、微鞘藻属(Microcoleus)、Haliangium和爬管菌属(Herpetosiphon)相对丰度均明显增加。同时,在不灭菌污染土壤种植‘普罗旺斯’处理中游动放线菌属(Actinoplanes)和硝化螺菌属(Nitrospira)相对丰度增加,而在不灭菌污染土壤种植‘合作908’处理中噬氢菌属(Hydrogenophaga)和溶杆菌属(Lysobacter)相对丰度增加,两处理间存在着明显的差异菌属。这些优势菌属可能与两种积累型番茄品种种植下的土壤有效态Cd含量差异有关。综上,两种积累型番茄品种-土著微生物的联合作用提高了土壤微生物的多样性,改变了土壤细菌群落结构,显著提升了土壤中有效态Cd的含量。

关键词：番茄 Cd积累型品种土著微生物 Cd污染土壤 Cd吸收积累土壤有效态Cd

新型自支撑锑锡氧化物电极氧化降解阿特拉津性能研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 46-56页

作者：王雪谢佳芳张健李丁赵全保董四君河北大学生命科学学院河北保定071000 中国科学院城市环境研究所福建厦门361021 中国科学院污染物转化重点实验室福建厦门361021

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料... 详细信息

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料制备电极通常是在平面基底上涂覆催化剂层,由于传质受限且电荷转移阻抗较大,ATO电极的反应速率受限,有机污染物去除速率较慢。鉴于此,开发新型高效稳定的电极材料成为解决上述问题的关键。为提升ATO电极的传质性能与结构稳定性,以果糖为成孔剂,采用压片成型与高温烧结技术,成功制备了一体成型的自支撑3维多孔ATO(Fru-ATO)阳极。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射分析仪(XRD)等设备对电极的形貌特征与结晶性能进行详尽表征,并系统研究了不同烧结温度对阳极结构及其性能的影响。此外,通过调整溶液初始pH值、电解质浓度及施加电流密度等条件,进一步优化了ATZ的电化学降解效果。结果表明,随着烧结温度的升高,Fru-ATO阳极材料的颗粒尺寸逐渐增大,XRD图谱显示其结晶度显著提升,峰形更尖锐且峰强增强,同时析氧电位正向移动,对ATZ的降解效率也显著提高。在优化的实验条件下(pH=6,Na_(2)SO_(4)电解质溶液浓度为0.1mol/L,电流密度为10.0mA/cm^(2)),1000℃下烧结6h所得Fru-ATO(1000-Fru-ATO)阳极在30min内可降解90%的ATZ(20mg/L),60min内降解效率达到99%,且经10次循环实验后仍保持优异的循环稳定性。进一步通过液相色谱-三重四极杆质谱联用技术,鉴定出ATZ降解过程中的17种中间产物,并据此提出了3条可能的降解路径。成功制备了具有高结晶度与3维多孔结构的Fru-ATO阳极,该电极不仅内部氧化锡结构排列有序,促进了电催化氧化过程中的电荷转移,而且其多孔结构有效暴露了更多活性位点,显著提高了传质效率。这种传质与电荷转移的双重增强机制,极大地促进了活性氧物种(尤其是单线态氧^(1)O_(2))的生成,从而实现了ATZ的快速高效降解。

关键词： SnO_(2)-Sb 电催化阳极氧化阿特拉津(ATZ) 废水处理

叶面调理剂对复合污染农田小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应

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环境科学 2024年第3期45卷 1812-1820页

作者：肖冰王秋实高培培赵全利杨威王钊刘文菊薛培英河北农业大学资源与环境科学学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省农田生态环境重点实验室保定071000 河北农业大学教学试验农场保定071000 河北民得富生物技术有限公司保定072450 泰安市生态环境局肥城分局泰安271699

针对麦田土壤镉(Cd)、砷(As)和铅(Pb)复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn(0.2%ZnSO_(4))、Mg(0.4%MgSO_(4))和Mn(0.2%MnSO_(4))处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累... 详细信息

针对麦田土壤镉(Cd)、砷(As)和铅(Pb)复合污染问题,采用田间小区试验,于拔节期、孕穗期和灌浆初期对小麦进行叶面单独和混合喷施Zn(0.2%ZnSO_(4))、Mg(0.4%MgSO_(4))和Mn(0.2%MnSO_(4))处理,以期探究叶面调理剂对小麦籽粒Cd、As和Pb累积的阻控效应,最终筛选出适用于北方重金属复合污染区有效阻控小麦籽粒中Cd、As和Pb累积的叶面调理剂.结果表明,与对照相比,叶面喷施Zn+Mg+Mn复配溶液能够显著降低小麦籽粒中Cd、As和Pb含量,降幅分别为18.96%、23.87%和51.31%,TF籽粒/秸秆分别降低了14.62%、27.73%和47.70%,该叶面调理剂能够通过抑制Cd、As和Pb从小麦茎叶到籽粒的转运进而降低其在籽粒的累积;研究还发现,对照的籽粒中Cd和As主要分布在中心胚乳(34.08%~37.08%),而Pb主要分布在果皮和种皮(27.78%).喷施Zn+Mg+Mn复配溶液可显著降低Cd和As在糊粉层含量,分别比CK降低81.10%和82.24%,而Pb除果皮和种皮、中心胚乳外,各层次Pb含量均显著降低(降幅为42.85%~91.15%),各层次面粉只有糊粉层(P2)重金属含量与Zn含量呈显著负相关.综上所述,对于北方石灰性土壤Cd、As和Pb中度复合污染农田,于小麦拔节期、孕穗期和灌浆初期各喷施一次Zn+Mg+Mn复配的叶面调理剂,可有效阻控Cd、As和Pb在小麦籽粒尤其是糊粉层的累积.在此基础上,可通过去除麦麸来进一步降低重金属尤其是Cd的污染,保证小麦安全生产和粮食安全.

关键词：小麦重金属复合污染镉砷铅叶面调理剂阻控

MOFs基微流控电化学芯片对多种重金属离子的实时在线检测

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高等学校化学学报 2024年第2期45卷 25-34页

作者：陈晓萍王旭潭刘宁汪庆祥倪建聪杨伟强林振宇闽南师范大学化学化工与环境学院漳州363000 福建省现代分离分析科学与技术重点实验室污染监测与控制福建省高校重点实验室漳州363000 福州大学食品安全与生物分析教育部重点实验室福建省食品安全分析与检测技术重点实验室福州350108

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传... 详细信息

将具有丰富微孔的ZIF-8金属有机框架和电化学技术对金属离子的富集作用与微流控器件对溶液流动的可控性相结合,构建了一种新型传感器,实现了高通量、实时和快速检测环境中的多种金属离子污染物.研制的ZIF-8-Nafion/ITO基微流控电化学传感器对Cd^(2+),Pb^(2+)及Hg^(2+)离子在0.1~100μmol/L的浓度范围内具有良好的线性关系,检出限分别为0.055,0.0025及0.0016μmol/L(S/N=3).该微流控芯片对于样品的需求量少,可降低对能源的消耗;同时由聚二甲基硅氧烷拓印的微流控器件还有望实现柔性电极的功能,对便携式电化学柔性器件在生物和环境样品的集成化和自动化检测具有重要意义.

关键词：微流控重金属检测电化学传感器金属有机框架

白洋淀沉积物中抗生素污染及其对微生物群落结构和功能基因时空变化的影响

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环境科学 2024年第8期45卷 4904-4914页

作者：宋圆梦董丽卢梦淇赵波王琳静陈昊达高赛崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050000 河北省生态环境科学研究院石家庄050037 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050000

微生物群落在其湖泊水质调节和生物地球化学循环中发挥重要作用,其群落结构和功能受环境因素的影响.其中,抗生素会影响微生物群落的丰度、多样性、组成和功能.鉴于此,选取白洋淀为研究区域,共设置16个采样点,分别于2018年8月和2019年4... 详细信息

微生物群落在其湖泊水质调节和生物地球化学循环中发挥重要作用,其群落结构和功能受环境因素的影响.其中,抗生素会影响微生物群落的丰度、多样性、组成和功能.鉴于此,选取白洋淀为研究区域,共设置16个采样点,分别于2018年8月和2019年4月采集沉积物样品,运用超高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)方法测定沉积物中典型抗生素——喹诺酮类(QNs)含量,并利用高通量测序技术对沉积物中微生物群落结构及功能进行分析,探究其时空变化规律;运用冗余分析(RDA)识别微生物群落时空变化的主要影响因素.结果表明:①由2018年8月到2019年4月ω(QNs)平均值由3.91 ng·g^(-1)变为6.34 ng·g^(-1),噁喹酸(OXO)和总QNs含量季节差异显著(P<0.05);②就时间变化而言,白洋淀沉积物中主要优势菌门为变形菌(Proteobacteria)和绿弯菌(Chloroflexi),Proteobacteria相对丰度呈降低趋势,而Chloroflexi相对丰度则呈升高趋势;属水平上,8月主要优势菌属为norank_f_Anaerolineaceae和硫杆菌属,4月优势菌属为不动杆菌属和aorank_f_Anaerolineaceae,且季节差异显著(P<0.05);③就时间变化而言,Simpson指数、Chao指数、Ace指数和OTU数量均呈升高趋势,且季节差异显著(P<0.05);④就空间变化而言,各类COG功能基因无显著空间差异;就时间变化而言,能源生产和转换类、碳水化合物运输与代谢类、转录类、细胞壁/膜/包膜生物发生类和信号传导机制类功能基因季节差异显著(P<0.01和P<0.05);⑤微生物群落结构和功能基因与QNs含量呈现显著相关关系(P<0.01和P<0.05),且QNs是其主要的影响因子.因此,QNs作为白洋淀沉积物微生物群落结构和功能基因变化的主要因素,应进一步加强沉积物中抗生素污染的综合管控.

关键词：白洋淀沉积物抗生素污染微生物群落结构功能基因时空变化影响因素