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多环芳烃污染土壤的植物—微生物联合修复效应

作　者: 沈源源
导　师: 盛下放；滕应
学　校: 南京农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 多环芳烃 土壤 紫花苜蓿 根瘤菌 生物修复 微生物生态效应
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着经济的快速发展,多环芳烃所引发的环境问题也日益严重,污染治理迫在眉睫。多环芳烃是自然环境中普遍存在的一种芳香族有机污染物,因其结构稳定、水溶性差、土壤附着能力强,且具有较强的“三致”效应,严重威胁着土壤的生态安全和人类健康,所以修复土壤PAHs等持久性有机物污染已成为国内外土壤和环境科学界共同关注的热点问题。PAHs亏染土壤的修复方法中,生物修复操作简便、投资少、费用低、环境友好,发展潜力巨大。微生物与植物联合修复具有绿色廉价的作用,而且有着微生物或植物单一修复无法比拟的优点,该修复方法在多环芳烃污染土壤的治理中具有重要的理论和现实意义。因此,本研究采用盆栽试验方法,选用多环芳烃复合污染的土壤,研究不同植物对多环芳烃的富集吸收、修复去除的效率,揭示PAHs污染土壤的植物修复效率。在此基础上,进一步研究豆科植物-根瘤菌联合作用对PAHs污染土壤的修复效应。并取得了如下研究结果：通过盆栽试验,研究了几种豆科植物与禾本科植物对多环芳烃复合污染土壤的修复作用。结果显示,90 d后8种植物对土壤中PAHs均有不同程度降解效果,其中紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的去除率分别达48.4%和46.8%,且对3环PAHs去除较为彻底,对4环及4环以上的PAHs去除效果较差。8种供试植物对PAHs均有一定的吸收、富集与转运的能力,紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的生物富集系数分别为0.096和0.085,但其提取修复效率仅为0.017%和0.013%。可见,紫花苜蓿和多年生黑麦草具有较好的根际修复潜力。为了研究植物-微生物联合作用对多环芳烃污染土壤的修复效果,采用盆栽试验,进一步研究了4种紫花苜蓿和根瘤菌对PAHs亏染土壤的修复效应。结果表明,在多环芳烃污染土壤中接种根瘤菌,培养90 d后,土壤中多环芳烃降解率达到35%；紫花苜蓿对土壤中PAHs也具有一定的降解效果,90 d后其降解率为32%-53%；紫花苜蓿与根瘤菌联合作用后土壤中PAHs勺降解率为54%-66%,而且发现紫花苜蓿与根瘤菌联合修复处理后PAHs植物生物富集系数与提取效率最高。可见,紫花苜蓿与根瘤菌共生体对多环芳烃污染土壤具有明显的修复作用。为了进一步探讨多环芳烃污染土壤根瘤菌-紫花苜蓿联合修复作用机制,本研究测定了修复前后土壤中荧光素二乙酸酯酶活性、脱氢酶活性、微生物生物量碳、多环芳烃降解菌数量及微生物群落多样性等指标,评价了根瘤菌-紫花苜蓿联合修复后的生物效应。研究结果表明,在试验进行90 d后,种植紫花苜蓿接种根瘤菌的处理土壤酶活性、微生物生物量碳、多环芳烃降解菌数量显著高于其他处理。Biolog方法分析结果显示,修复后土壤微生物群落的多样性、丰富度与均一性发生了变化。PCR-DGGE法分析微生物遗传多样性结果显示,紫花苜蓿联合根瘤菌明显改变了土壤中微生物群落遗传多样性。

全文目录


摘要  7-9ABSTRACT  9-11第一章 文献综述  11-21  第一节 土壤中多环芳烃污染及修复技术  11-16    1 土壤中多环芳烃的性质、来源与危害  11-12      1.1 多环芳烃的性质  11-12      1.2 多环芳烃的来源  12      1.3 多环芳烃的危害  12    2 我国土壤多环芳烃的污染现状  12-13    3 多环芳烃污染土壤的生物修复  13-16      3.1 微生物修复  13-14      3.2 植物修复  14-16      3.3 植物-微生物联合修复  16  第二节 多环芳烃污染土壤的生物修复机理  16-21    1 多环芳烃污染土壤的植物修复机理  16-18      1.1 植物对有机污染物的直接吸收  16-17      1.2 根部释放分泌物和酶促进有机污染物降解  17      1.3 根际强化微生物对有机污染物的矿化作用  17-18    2 多环芳烃污染土壤的微生物修复机理  18-19      2.1 以PAHs作为唯一的碳源和能源的代谢机理  18      2.2 以PAHs与其它有机物进行共代谢  18-19    3 植物—微生物联合修复机理  19-21第二章 植物对多环芳烃复合污染土壤的修复  21-29  1 材料与方法  21-24    1.1 供试土壤  21-22    1.2 供试植物  22    1.3 植物盆栽筛选试验  22-23    1.4 土壤PAHs含量分析  23    1.5 植物PAHs含量分析  23    1.6 数据处理  23-24  2 结果与分析  24-26    2.1 不同处理下供试植物的生物量变化  24    2.2 植物修复后土壤中PAHs组分的含量变化  24-25    2.3 修复后植物体内PAHs含量及提取效率评价  25-26  3 讨论  26-27  4 小结  27-29第三章 多环芳烃污染土壤的紫花苜蓿与根瘤菌联合修复效应  29-41  1 材料与方法  29-31    1.1 供试材料  29-30    1.2 试验设计与实施  30    1.3 土壤PAHs含量分析  30-31    1.4 植物PAHs含量分析  31  2 结果与分析  31-38    2.1 植物生物量  31-32    2.2 土壤中多环芳烃含量及去除率  32-37    2.3 植物体内中多环芳烃的含量  37-38    2.4 植物生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)及植物提取效率  38  3 讨论  38-39  4 小结  39-41第四章 根瘤菌-紫花苜蓿联合修复后PAHs污染土壤的微生物生态效应  41-51  1 材料与方法  41-43    1.1 供试土壤  41    1.2 试剂  41    1.3 土壤酶活性的测定  41-42      1.3.1 脱氢酶的测定  41-42      1.3.2 荧光素二乙酸酯酶的测定  42    1.4 土壤微生物生物量碳的测定  42    1.5 MPN法土壤多环芳烃降解菌的计数  42-43    1.6 土壤微生物多样性的分析  43      1.6.1 土壤微生物功能多样性—Biolog法  43      1.6.2 土壤微生物遗传多样性—PCR-DGGE法  43  2 结果与分析  43-49    2.1 修复后土壤中酶活性的变化  43-45      2.1.1 修复后土壤脱氢酶的变化  43-44      2.1.2 修复后土壤中荧光素二乙酸酯酶活性的变化  44-45    2.2 修复后土壤中微生物生物量碳的变化  45-46    2.3 修复后土壤多环芳烃降解菌数量  46    2.4 修复后土壤微生物功能多样性的变化  46-47    2.5 修复后土壤微生物遗传多样性的变化  47-49  3 讨论  49-50  4 小结  50-51全文总结  51-53本文的创新点  53-55参考文献  55-63攻读硕士学位其间发表的论文  63-65致谢  65

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 土壤污染及其防治
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