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圣河审判:被重金属魔法囚禁的碳排放

北极星环境修复网  来源:BECT期刊  作者:BECT亚洲编辑部  2019/12/13 9:05:19  我要投稿  
所属频道: 环境修复  关键词:重金属污染 富营养化 恒河

北极星环境修复网讯:近年来,土壤有机质微生物代谢方面的研究受到了全球的广泛关注。这是因为其与气候变化有关的碳储存和释放具有重要的相关性。微生物群落产生的胞外酶有助于有机物的分解和转化。

除胞外酶外,微生物生物量与土壤有机碳之比、单位生物量碳的CO2-C产量和微生物代谢商等变量是反映河床沉积物质量的敏感指标。β-D-葡萄糖苷酶是一种主要的胞外酶,其对植物残体中存在的各种β-D-葡萄糖苷的水解起到催化作用。荧光素二乙酸酯水解试验可用于代表土壤中微生物的整体活性。

然而,土壤和沉积物中的重金属污染会通过干扰酶-底物复合物,使酶蛋白变性或取代蛋白活性基团,从而对胞外酶活性产生不利影响。2525公里长的恒河流经29个特大城市、23个小城市和48个城镇,因人为活动接收了大量的碳和重金属。

此外,工业活动也导致了河流中重金属浓度的增加。据估计,约有764个工厂每天向恒河主河道及两个支流(Ramganga和Kali)排放超过5亿升污水。此外,每天约有687个污染严重的工厂在这一段河流中排放了超过2.70亿升的废水。因此,恒河许多河段的金属含量都超过了允许的限度。外来碳输入将显著影响水生生态系统的物理、化学和生物过程。

其中,其对包括有机物降解在内的微生物群落结构和功能的影响是最主要和最快速的变化过程。然而,对这些变化的评估过程是很复杂的。因为大多数受人类影响的河流中的微生物代谢过程还受到碳、营养物质和重金属输入不平衡的调节。

据了解,目前还没有关于恒河沉积物中金属污染对碳固存方面的影响研究。鉴于以上背景,本项研究评估了沿恒河285公里长的六个地点的金属污染和碳生产之间的关系:

1. 金属污染位点显示微生物生物量、底物诱导呼吸、荧光素二乙酸酯水解酶和β-D-葡萄糖苷酶显著降低。尽管这些地点的总有机碳浓度很高,但陆地-水界面的CO2排放量却较低;

2. 研究发现二氧化碳排放和总有机碳之间有很强的正相关关系(r = 0.92;p < 0.001)。然而,当重金属总浓度之和超过400微克/克时,这种相关性便会减弱。此外,二氧化碳排放量与荧光素二乙酸酯水解酶呈正相关关系(r = 0.85;p < 0.001);

3. 研究表明,由于微生物/酶活性降低,河床沉积物中的金属富集可能会导致碳固存。此外,该研究结果对河流碳收支和建模具有重要意义。

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(a)主干流采样点;(b)位于5和6点位之间下游位置的采样点源(Asdr和Rmdr)图

本研究表明,相对于碳通量,大型河流中的金属污染增加了碳积累。因为人类活动的驱动因素通常会向环境中同时输入碳和金属,所以,正如未来所预期的那样,富营养化的碳系统可能对CO2的排放贡献甚微。而未来在缓解河流金属污染方面所做的努力也可能产生与气候变化相关的意想不到的后果。这就提示我们在后续关于河流碳收支和建模的研究中,需要同时考虑碳和金属浓度。

原标题:圣河审判:被重金属魔法囚禁的碳排放

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