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环境生态修复工程课题组在重金属土、水污染修复方面取得系列进展
作者: 发布时间:2020-10-10 


我国重金属污染问题较为严重,应用环境友好、成本低廉的生态措施修复受重金属污染的环境,锲合可持续发展理念,具有较大的应用优势和发展前景。环境生态修复工程课题组一直着眼于环境污染的生态修复,应用以功能微生物、植物质为主的措施修复重金属污染,近期取得如下进展:

一、揭示汞(Hg挥发真菌的汞抗性和挥发作用机制

普遍存在于自然界中的真菌因生物量较大,一般被认为是重金属的良好吸附剂。课题组前期从矿区中分离出一株Hg挥发真菌,可通过生物挥发作用(而非吸附作用)去除溶液和土壤中的Hg,具有较高的应用潜力(Chang et al., 2019, Science of the total environment)。但是,真菌生物挥发Hg的作用机制还未见报道。课题组运用转录组分析等手段,首次在真菌中揭示了基于MerA基因的Hg挥发机制。该研究不仅为Hg挥发真菌资源的进一步开发提供了应用基础,还有助于提升人们对于真菌在Hg的生物地球化学循环中的重要作用的认知。研究结果以“Transcriptomic analyses reveal the pathways associated with the volatilization and resistance of mercury(II) in the fungus Lecythophora sp. DC-F1”为题发表在环境科学与生态学领域权威期刊Science of the Total Environment(IF: 6.551区,排名10/132)上。论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720357016。常军军教授为论文第一作者,环境工程2018级硕士生司光正为论文共同第一作者,陈金全副研究员为论文唯一通讯作者。

二、典型Hg挥发真菌资源的进一步开发及其修复Hg污染土壤的效能和作用机制研究

受到前期研究关于真菌可高效挥发Hg的启示,课题组进一步开展了Hg高效挥发真菌资源的挖掘工作。经过大量的培养、筛选和特性研究工作,针对云南矿区土壤类型,选育出一株具有较高应用前景的青霉菌(Penicillium spp.),其可有效修复受Hg污染的酸性红壤,并通过转录组分析等手段揭示了其相关修复机制。该研究为应用真菌修复Hg污染环境提供了科学基础。研究结果以“The bioremediation potentials and mercury(II)-resistant mechanisms of a novel fungus Penicillium spp. DC-F11 isolated from contaminated soil”为题发表在环境科学与生态学领域权威期刊Journal of Hazardous Materials(IF: 9.041区,排名3/132)上。论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420306270。常军军教授为论文第一作者,环境工程2019级硕士生石羽为论文共同第一作者,陈金全副研究员为论文唯一通讯作者。以上研究得到云南省教育厅基金、高原山地生态与退化环境修复重点实验室开放基金和双一流建设项目的支持。

三、应用生活污水和植物秸秆发酵液为外源碳强化人工湿地修复含多种重金属矿区排水及其作用机制的研究

人工湿地/生态滤床在偏远地区矿区排水的修复方面具有低成本、易操作管理、生态友好等优点。研究应用人工湿地技术修复矿区排水,以核桃壳作为人工湿地基质层,并投加生活污水和植物秸秆发酵液作为廉价易得的有机碳源以强化硫酸盐还原作用,进而构建出高效修复矿区排水的复合人工湿地系统,通过超过200天的连续进出水监测考察了湿地系统修复矿区排水的作用效能,表明核桃壳基质与传统的砂砾基质相比具有更大的重金属吸附容量和更快的创造出适宜于硫酸盐还原作用环境的能力,修复矿区排水的效能显著更高。同时核桃壳基质降低了重金属在湿地植物中的累积和转移系数,提升了植物生物量。湿地对于Cu的去除效能显著优于CdZn,而形态分析结果与此吻合:Cu基本以有机结合态、硫化物态和残渣态存在于湿地中,而CdZn的可交换态占据了较大的比例。沉淀物形态分析表明,FeCr主要以氢氧化物和氧化物的形式存在于湿地基质中。微生物群落分析表明,核桃壳基质有利于功能微生物的生长。外源碳的投加显著提升了硫酸盐还原菌、有机物降解菌等功能微生物的丰度,在其协同作用下,人工湿地得以对矿区排水进行有效修复。

研究结果以“Promotion of bioremediation performance in constructed wetland microcosms for acid mine drainage treatment by using organic substrates and supplementing domestic wastewater and plant litter broth”为题发表在环境科学与生态学领域权威期刊Journal of Hazardous Materials (IF: 9.041区,排名3/132)上。陈金全副研究员为论文第一作者,环境工程2018级硕士生李璇为论文共同第一作者,常军军教授为论文唯一通讯作者,申时立博士参与研究工作。对应的实用新型专利“一种集矿山废水处理和植残处理为一体的生态湿地系统”获得授权。研究得到国家自然科学基金和双一流建设项目的支持。

 

环境生态修复工程及其微生物生态课题组

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