基因工程菌与生物质联合强化土壤中砷挥发研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈 鹏 |
| 答辩日期 | 2017-05 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 孙国新 |
| 关键词 | 砷 修复 Arsenic 生物挥发 Remediation 生物刺激 Biovolatilization 生物强化 Biostimulation Bioaugmentation |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | Study on the synergistic effect of genetic engineering bacterium and organic matter on soil arsenic volatilization |
| 英文摘要 | 在土壤环境中，过量的砷（As）不仅危害植物生长，而且能在植物中累积并通过食物链进入人体，威胁人类健康。砷的不同化学形态之间的迁移性和毒性差异较大，无机砷（As(III) 和As(V)）是自然环境中是毒性最大的形态，被美国环保总署列为 A 类致癌物质。砷对人类有致突变和遗传毒性，长期接触会引起我们机体产生一系列的健康问题，如胃肠道疾病、心血管紊乱和肝、肾功能衰竭等。数以百万计的人长期暴露在砷污染的地区，然而很多国家都不能对土壤砷污染进行有效的控制和管理。 微生物能使土壤中砷的形态通过氧化、还原和甲基化等发生变化。研究报道土壤中的砷能被土壤环境中的真菌、酵母菌和细菌通过一系列的氧化还原和甲基化，最终转化为挥发性气态化合物：砷化氢（AsH3）、一甲基砷（AsH2(CH3)）、二甲基砷（AsH(CH3)2）和三甲基砷（As(CH3)3）。这个过程被认为是一种解毒机制。砷的生物甲基化和挥发是原位修复中的一种潜在修复方式，并且因独具的优点已被广泛誉为具成本效益的修复策略。但土著微生物产生挥发砷的能力有限，土壤修复效率有待提高。据报道，在土壤中砷的甲基化和挥发是一个严格的微生物驱动的过程。我们可以通过生物刺激和生物强化有效提高土壤砷甲基化和挥发的速率和效率。生物刺激旨在通过改变土壤环境条件提高土壤中微生物的砷甲基化和挥发的活性；生物强化是通过接种具有对砷有较高砷甲基化和挥发效率的微生物来加强修复砷污染的土壤。 基于此，我们选择表达了砷甲基化基因（arsM）的恶臭假单胞菌KT244 （GE P. putida）为外源性细菌和秸秆（RS）或生物炭（BC）为外源性生物质联合修定三种不同砷污染程度的水稻土来探寻提高砷甲基化和挥发效率的途径。同时我们希望为实际运用生物复合修复砷污染土壤开辟途径和为缓解砷对人类健康危害提供科学依据。实验的主要结果如下： （1）在本实验条件下，三种土壤中砷的挥发速率各不相同，单独添加秸秆（5%）能显着增强土壤中砷的甲基化和挥发，增强幅度达到了几百倍，且在淹水条件下对砷挥发促进作用强于在未淹水条件下。与GE P. putida联用进一步促进了砷的甲基化和挥发，且在未淹水条件下对砷挥发的促进作用更强。 （2）在本实验条件下，生物炭对土壤中砷的甲基化和挥发没有显著作用，且生物炭与GE P. putida 联用和生物炭、秸秆与 GE P. putida三者联用对砷的甲基化和挥发的促进作用也相对较低。 （3）单独添加秸秆和秸秆与基因工程菌GE P. putida 联用的处理中，挥发砷的主要形态为三甲基砷（As(CH3)3，65.9% ～84.2%）其次为砷化氢（AsH3，14.1% ～30.7%）。接种GE P. putida后甲基砷比例略有增加但并不显著。 以上结果表明，秸秆与GE P. putida联用对土壤中砷甲基化和挥发促进作用明显，表明了生物刺激和生物强化共同促进土壤中砷的甲基化和挥发在修复砷污染土壤中是有潜在实用价值的。 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/38605]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院生态环境研究中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈 鹏. 基因工程菌与生物质联合强化土壤中砷挥发研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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