生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃污染土壤的初探

通过温室盆栽实验,单独或联合接种多环芳烃专性降解菌(DB)和添加生物表面活性剂-鼠李糖脂(RH),研究了生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果。结果表明,添加RH和接种DB能明显促进土壤中PAHs总量和各组分PAHs的降解。经过90 d培养后,添加RH、DB和RH+DB处理的PAHs的降解率分别为21.3%、32.6%、36.0%,较对照分别提高了333.0%、563.3%、633.0%。此外,随着苯环数的增加,土壤中15种PAHs平均降解率逐渐降低。同时也发现DB、RH+DB处理土壤中脱氢酶活性、多酚氧化酶活性和PAHs降解菌数量显著高于CK、RH处理,但是CK与RH处理没有显著差异,说明DB、RH在促进土壤中PAHs的降解方面有不同的机制。     

多环芳烃长期污染土壤的微生物强化修复初步研究

本研究通过室内模拟试验,以急性毒性较强的菲(Phe)和遗传毒性较强的苯并[a]芘(B[a]P)为代表性多环芳烃(PAHs)污染物,以不同C源、通气状况和水分条件为调控因子,对PAHs长期污染土壤的土著微生物强化修复进行初步研究。结果表明,搅动处理使污染土壤中Phe和B[a]P的降解率分别达59.44%和26.14%,而淹水处理使两者降解率分别达46.48%和13.27%。添加C源(淀粉和葡萄糖)处理提高了土壤中PAHs的降解率,且随着C源的施用量而增加。同时也发现污染土壤中PAHs降解菌和微生物总量呈正相关,并随着PAHs降解菌数量的增加,土壤中PAHs降解率也随之提高。可见,土壤中PAHs降解速率主要决定于PAHs的降解菌数量。     

一株副球菌对污染土壤中多环芳烃的降解研究

从受多环芳烃(PAHs)长期污染的土壤中分离到一株降解PAHs的噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)HPD-2.使用HPD-2的菌液对PAHs污染的土壤进行了2周的生物降解试验,结果表明加入HPD-2能够明显提高土壤中PAHs的降解率.加菌土壤中PAHs的总去除率为22.9%,PAHs各组分的降解率在19.5% ～ 36.2% 之间.其中三环PAHs的降解率最高(36.1%),五环次之(26.0%),四环的最低(20.9%).对土壤微生物的计数结果发现,HPD-2的加入显著提高了土壤中细菌的数量,而对放线菌和真菌的影响不明显.PCR-DGGE分析结果表明,降解过程中HPD-2可能成为土壤中的优势菌.以上结果表明该菌株在PAHs污染土壤的生物降解中具有较好的应用前景.     

淀粉对无芒雀麦修复煤矿区多环芳烃长期污染土壤的影响

采用温室盆栽试验,以无芒雀麦(W)为修复植物,研究淀粉(D)不同剂量与无芒雀麦组合对煤矿区多环芳烃(PAHs)长期污染农田土壤修复的影响。结果表明,在土壤中添加淀粉剂量D1、D2培养3个月后,显著促进了土著微生物对煤矿区长期污染农田土壤PAHs的降解。D1、D2处理土壤中16种PAHs总量降解率(16.82%,19.06%)分别比对照CK(11.12%)提高了51.26%和71.40%,尤其对6环PAHs的降解增效最为突出。D2处理对6环PAHs的降解达最高,为37.05%,比CK处理提高了241.01%,且为D1处理的1.77倍。在污染土壤中添加淀粉并种植无芒雀麦(D1+W,D2+W)后,与对照CK、淀粉(D)和种植无芒雀麦单一处理(W)相比,土壤中16种PAHs总量降解率有了明显增加,D1+W与D2+W处理下16种PAHs降解率分别为26.26%和28.39%;在PAHs不同环数中对5,6环PAHs的修复效果提升最为明显,对其它环数PAHs降解效果提升不显著,其中5环和6环PAHs降解率在D2+W组合处理下达到最高,为48.63%和58.32%,比CK处理提高了110.36%和436.82%,比无芒雀麦单一处理提高了27.50%和47.77%。从土壤酶活性角度,淀粉、无芒雀麦单一处理及其组合下的土壤过氧化氢酶活性差异不明显,但均显著高于对照CK处理;无芒雀麦对多酚氧化酶活性有明显的激活作用,且与淀粉组合进一步显著提升了该酶的活性,与D1+W与D2+W组合下的5,6环PAHs降解率达最高相一致。综上,利用淀粉与无芒雀麦的优化组合形式能明显提升煤矿区5,6环PAHs长期污染农田土壤的修复效果,可以作为该区污染土壤修复治理的一种选择。     

几种豆科、禾本科植物对多环芳烃复合污染土壤的修复

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(PAHs)复合污染土壤的修复作用。结果显示,90天后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%、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、0.085,其提取修复效率为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。     

四环素对芘污染农田土壤微生物修复的影响及响应过程

针对城郊农田土壤中多环芳烃和抗生素复合污染的新特征,通过室内模拟土培实验,研究四环素(Tetracycline,TC)胁迫下,降解菌Sphingobium sp.PHE3对长三角典型农田土壤中芘的降解效果和影响机制。研究表明,接种降解菌处理(B)能明显促进土壤中芘的降解,TC的引入可显著抑制土壤中芘的深度降解过程(P0.05)。经过90天培养后,B处理与接菌+添加TC处理(BTC)的降解率分别为40.1%、25.7%,较对照分别提高了23.0倍、14.1倍。通过土壤微生物群落结构多样性分析发现,降解菌数量在经历90天的土壤环境适应期后逐渐快速增加,其数量变化与污染物芘在土壤中含量消减趋势呈负相关;引入芘和四环素对土壤细菌群落结构多样性和功能稳定性具有显著影响(P0.05),然而对土壤真菌群落影响不显著(P0.05)。此外,B和BTC处理条件下,土壤过氧化氢酶活性、荧光素二乙酸酯酶活性和土壤微生物生物量碳氮值显著高于单独添加芘处理(P)和单独添加TC处理(TC),但P处理与TC处理之间无显著差异(P0.05),说明外源污染物(芘或四环素)对于土壤酶活性和微生物生物量碳氮具有显著抑制作用(P0.05),致使降解菌功能作用受到抑制。综上研究结果表明TC可明显抑制土壤中典型四环多环芳烃的微生物降解过程,针对多环芳烃与抗生素复合有机污染农田土壤的微生物强化修复技术有待深入研究。     

丛枝菌根(AM)真菌对土壤中阿特拉津降解的影响

于盆栽高粱(Sorghum,龙杂一号)条件下研究了丛枝菌根(AM)真菌根内球囊霉(Glomus intraradices,GI)和摩西球囊霉(Glomus mosseae,GM)降解土壤中阿特拉津的效用。结果表明,阿特拉津(浓度为50 mg/kg)污染土壤中,供试AM真菌都能够侵染高粱根系形成菌根,而且GM比GI侵染效果好,最高侵染率可达到90.5%,显著提高了植株的生物量。接种AM真菌后土壤中阿特拉津的残留浓度显著低于不接种对照处理,并且接种GM比GI对阿特拉津的降解效果显著。接种GM处理的土壤中阿特拉津最高降解率达到了91.6%,其中菌根效应占22.6%。接种AM真菌的宿主植物根际土壤中微生物数量多于不接种处理,且GM优于GI处理,说明AM真菌能促进根际微生物的繁殖。此外,接种AM真菌后能显著增加土壤中脲酶活性,但对过氧化氢酶活性影响不显著。认为GM是一株比较理想的修复阿特拉津污染土壤的AM真菌。     

多环芳烃污染土壤真菌修复进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变效应的化合物,主要通过生物质和化石燃料的不完全燃烧产生,过量的排放可能导致土壤污染。现有多环芳烃污染土壤的生物修复大多利用细菌的降解功能,真菌的修复潜力尚未被充分认识。真菌是土壤生态系统的重要组成部分,具有极高的多样性。多种真菌,主要是担子菌和子囊菌具有降解多环芳烃的能力,它们通过细胞内的细胞色素P450氧化酶、细胞外的木质素水解酶及胞外聚合物系统作用于多环芳烃;某些真菌与植物形成共生菌根,以协同方式实现污染物的降解。由于真菌降解多环芳烃的特点,其在减少土壤高环多环芳烃含量、降低多环芳烃毒性方面具有独特的优势。本文综合介绍了多环芳烃降解真菌的多样性和降解机制,对现有的真菌土壤修复技术进行了总结,针对目前真菌修复中存在的问题作了进一步讨论,并对真菌修复的未来发展趋势提出了展望。     

多环芳烃污染土壤的微生物与植物联合修复研究进展

本文综述了多环芳烃(PAHs)污染土壤中微生物降解途径、机理及生物反应器的应用,并从植物修复角度,进一步阐述了与微生物联合作用促进污染土壤中PAHs降解的途径、机理及其应用。提出了利用微生物共代谢降解及其与植物联合修复PAHs污染土壤环境的生物修复技术未来研究课题。     

丛枝菌根作用下土壤中多环芳烃的残留及形态研究

采用盆栽试验方法,以苊为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了丛枝菌根(AM)作用下土壤中 PAHs 的残留及形态.供试污染土壤中苊的起始浓度为 35.0 mg/kg.结果表明,AM作用下土壤中苊总残留量明显降低;接种摩西球囊霉菌Glomus mosseae或幼套球囊霉菌Glomus etunicatum后,供试两个污染土样中苊总残留降解率达32.7%～45.2%,比未接种对照高 6.8%～9.8%.有机溶剂提取态是土壤中苊残留的主要部分,AM 作用促进了苊各形态之间的转化;接种AM后土壤 1、2 中苊可脱附态和有机溶剂提取态残留量分别比对照降低了17.0%～37.8% 和 5.4%～26.6%,而结合态残留量比对照增加了12.2%～89.5%.AM 作用能降低土壤中苊可提取态残留含量;但培养55 天后土壤中仍有 65.7%～81.7% 苊属于可提取态残留,对生物有毒害风险.     

蚯蚓和丛枝菌根真菌对南瓜修复多环芳烃污染土壤的影响

在温室盆栽实验条件下,研究接种AM(arbuscular mycorrhiza)真菌、蚯蚓(Eisenia fetida)对南瓜(Cucurbita moschata)修复3环以上多环芳烃(PAHs)污染农田土壤的影响,试验设置单接AM真菌、单接蚯蚓、双接AM真菌和蚯蚓、不接种的对照共4个处理,播种10周后收获。结果表明,接种AM真菌和蚯蚓促进AM真菌侵染南瓜,增加南瓜生物量;显著提高南瓜修复土壤中Phe(菲)、An(t蒽)、Py(r芘)、BkF(苯并(k)荧蒽)、BaP(苯并(a)芘)、BPe(r苯并(g,h,i)苝)等PAHs污染物的效率,促进南瓜高效地吸收3~5环PAHs,尤其是AM真菌和蚯蚓共同接种条件下对南瓜修复土壤效果最优;AM真菌利于南瓜转移根系吸收的高浓度PAHs化合物至地上部,降低PAHs对根系的胁迫,增强南瓜在高浓度PAHs污染土壤中存活,有利于南瓜应用于高浓度PAHs污染土壤的高效修复;蚯蚓对南瓜地下部吸持3~5环高分子量的PAHs化合物有积极作用。因此,选用的AM真菌和蚯蚓在土壤中具有协同作用,促进南瓜高效修复PAHs污染土壤。     

丛枝菌根对芘污染土壤修复及植物吸收的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了两种丛枝菌根真菌Glomus mosseae和 Glomus etunicatum对三叶草(Trifolium subterraneum L.)和辣椒（Capsicum annuum L.）修复芘污染土壤的影响。供试土样中芘初始浓度为0 ~ 75.18 mg/kg。结果表明,接种AMF可促进供试植物对土壤中芘的吸收,并且显著提高三叶草根的芘含量、根系富集系数、根和茎叶的芘积累量,但对辣椒根和茎叶芘含量、根系富集系数的影响不显著,这主要与植物的菌根侵染率和“菌根依赖度”不同有关。接种AMF土壤中芘的削减率高于普通植物修复,但植物吸收积累对修复的贡献率小于0.2%;因此推测,AM作用下良好的根际环境对土壤微生物数量和活性的提高、进而对土壤中芘降解的促进可能是菌根修复的主要机理。     

DEHP污染的两种土壤中接种丛枝菌根对豇豆生长和DEHP降解的影响

A 60-day pot experiment was carried out using di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) as a typical organic pollutant phthalic ester and cowpea (Vigna sinensis) as the host plant to determine the effect of arbuscular mycorrhizal inoculation on plant growth and degradation of DEHP in two contaminated soils, a yellow-brown soil and a red soil. The air-dried soils were uniformly sprayed with different concentrations of DEHP, inoculated or left uninoculated with an arbuscular mycorrhizal (AM) fungus, and planted with cowpea seeds. After 60 days the positive impact of AM inoculation on the growth of cowpea was more pronounced in the red soil than in the yellow-brown soil, with significantly higher (P < 0.01) mycorrhizal colonization rate, shoot dry weight and total P content in shoot tissues for the red soil. Both in the yellow-brown and red soils, AM inoculation significantly (P < 0.01) reduced shoot DEHP content, implying that AM inoculation could inhibit the uptake and translocation of DEHP from roots to the aboveground parts. However, with AM inoculation no positive contribution to the degradation of DEHP was found.     

苯并[a]芘污染土壤的丛枝菌根真菌强化植物修复作用研究

研究了种植紫花苜蓿 (MedicagosativaL )在接种和不接种菌根真菌 (GlomuscaledoniumL )情况下对土壤中苯并 [a]芘 (B[a]P)的降解动态。历经 90天的温室盆栽试验表明 ,较高浓度 (10 0mgkg-1)B[a]P能降低菌根真菌对植物根的侵染率。种植紫花苜蓿和接种菌根真菌能促进土壤中可提取态B[a]P的降解 ,在接种情况下 ,有植物时对三种浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1,10 0mgkg-1)B[a]P的降解率分别达 86 2 %、86 6 %、5 7 0 % ;而没有植物时B[a]P的降解率为 5 3 5 %、5 3 0 %、33 0 %。不接菌根真菌时的降解率比接菌根真菌的低得多 ,不接种菌根真菌时 ,有植物的B[a]P降解率分别达 75 9%、77 7%、5 3 4 % ;而不种植物的降解率分别为 5 4 9%、5 2 6 %、34 1% ,低、中浓度 (1mgkg-1,10mgkg-1)两处理的降解率明显地高于高浓度处理(p <0 0 5 )。B[a]P添加对土壤中多酚氧化酶活性有较大的影响 ,特别是高浓度B[a]P处理土壤的酶活性明显地低于其它三个处理 ,接种菌根真菌能够提高土壤中的酶活性 ,从而促进了土壤中B[a]P的降解。     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿吸收菲和芘的影响

采用横式三隔室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌（AMF）根内球囊霉（Glomus intraradices,G.i）对紫花苜蓿（Medicago sativaL.）吸收土壤中菲和芘的影响。结果表明：G.i可与紫花苜蓿形成良好的共生体,侵染率平均达61.20%,不同强度菲和芘污染对G.i菌根侵染率的影响差异不显著;接种G.i的植株根系干重增加59.08%。接种G.i增加了根系和茎叶中菲和芘的含量及积累量,根系和茎叶中菲积累量与其生物量（干重计）间呈显著正相关;与菲相比,接种G.i处理后植株芘含量和积累量的增幅更大。G.i限制了菲和芘从植株根系向茎叶的传输,对芘尤为明显,接种G.i植株根系向茎叶转运芘的比例比不接种对照降低了13.85%～37.47%。     

接种丛枝菌根真菌的种植紫花苜蓿土壤中球囊霉素含量与去除的关系

以菲和芘为多环芳烃（PAHs）代表物,以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为宿主植物,选用幼套球囊霉（Glomus etunicatum, Ge）、摩西球囊霉（Glomus mosseae,Gm）和层状球囊霉（Glomus lamellosum,Gla）3种丛枝菌根真菌（AMF）,研究了接种AMF下土壤中AMF菌丝密度、球囊霉素含量与PAHs去除率的关系。35~75 d,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菌丝密度、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量均随时间延长而显著增大,与不接种对照相比,75 d时接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中易提取球囊霉素含量提高了48.58%、55.99%和50.23%,总球囊霉素含量则提高了38.75%、50.95%和46.12%。接种AMF促进了土壤中菲和芘的去除,随着时间（35~75 d）延长,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菲去除率分别高达83.4%~92.7%、82.1%~93.8%、86.9%~93.4%,芘去除率达42.2%~63.5%、43.7%~69.2%、44.6%~66.4%。接种Ge、Gm和Gla处理土壤中AMF菌丝密度、总球囊霉素含量均与土壤中菲和芘的去除率之间存在极显著正相关关系,表明接种AMF提高了土壤中AMF菌丝密度和总球囊霉素含量,并促进了土壤中PAHs的去除。研究结果为阐明丛枝菌根修复PAHs污染土壤的规律及机理提供了依据。     

丛枝菌根真菌对棉花耐盐性的影响研究

盆栽灭菌试验研究丛枝(AM)真菌对棉花耐盐性的影响结果表明,自然盐渍化土壤和人工模拟盐渍条件下接种AM真菌处理的生物产量显著高于不接种处理,相同土壤下菌根真菌对棉花植株生长的促进作用随盐水平的提高而增大,表明AM真菌与植株建立的共生关系有利于棉花在盐渍土壤中生长。盐胁迫下棉花植株对P的需要量增加,接种AM真菌可提高植株含P量,促进植株生长,提高棉花的耐盐性。     

丛枝菌根真菌对金叶六道木镉吸收及根际真菌群落结构的影响

为明确丛枝菌根(AM)真菌对促进绿化苗木镉(Cd)吸收的影响,通过盆栽试验比较接种不同AM真菌对12种绿化苗木Cd吸收的差异,并进一步分析接种对金叶六道木根际微生物数量和AM真菌群落结构的影响。结果表明,12种绿化苗木,加Cd处理6个月后,其叶片浓度的变化范围为0.25~2.59 mg·kg^-1。接种AM真菌处理组的叶片Cd含量均高于不接菌处理组。相比未接种,接种AM2摩西球囊霉(BGCAM00164)后金叶六道木叶片中Cd含量增加147.9%,故选择金叶六道木进行后续研究。接种AM212个月后,金叶六道木的根、枝、叶Cd浓度分别为164.7、22.86和10.57 mg·kg^-1,为不接菌处理的2.64倍、2.06倍和1.76倍,全株总Cd含量达5078μg·株^-1,显著高于不接菌对照(1745μg·株-1)。相比不接菌对照,接种AM2后降低了转移系数,将其更多吸收的Cd固定在根内,从而减少对植株的损害。接种AM真菌增加了AM真菌PLFA生物量,但降低了根际土壤微生物细菌和真菌PLFA生物量。所有样本中丰度较高的AM真菌为球囊霉科(Glomus)、类球囊霉科(Paraglomus)和原囊霉科(Archaeospora)。球囊霉科占总AM真菌的55%以上,是金叶六道木根际的主要优势种群。接种AM2后球囊霉丰度显著增加,由对照的61.8%上升至77.4%,但AM真菌的整体多样性和丰富度则表现为下降。接种AM1后类球囊霉科丰度显著增加,由对照的13.1%上升至17.8%,但球囊霉丰度无显著变化。主成分分析结果表明Cd和AM真菌接种可以改变金叶六道木根际AM真菌群落结构。总体而言,接种AM真菌(摩西球囊霉)能提高金叶六道木对土壤重金属Cd污染的修复效率,其联合修复技术可扩展Cd污染土壤植物修复的应用范围。