多环芳烃污染土壤微生物群落多样性及微生物修复研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨苏才 |
| 学位类别 | 博士后 |
| 答辩日期 | 2011-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 贺纪正 |
| 关键词 | 多环芳烃（PAHs） 场地土壤 微生物多样性 微生物修复 氧气 Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) Contaminated Soil microbial diversity Bioremediation Oxygen |
| 其他题名 | The study on microorganisms community and bioremediation of Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) polluted soil |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 土壤微生物和多环芳烃（PAHs）降解功能基因群落多样性的研究对PAHs污染土壤的微生物修复具有重要指导意义。土壤中PAHs降解功能基因和PAHs降解标志微生物含量高低极大地影响了能否在土壤中筛选到PAHs高效降解菌株和能否利用生物刺激降解土壤中的PAHs。近年来，分子生物学的发展极大地扩展了我们对于微生物多样性的认识。分子生物学方法可获得关于土壤微生物群落更精 细结构信息，更全面反映微生物区系组成状况。本研究以某焦化厂场地土壤为研究对象，通过分析土壤PAHs含量和土壤理化性质，并通过提取土壤DNA、实时定量PCR和T-RFLP等现代分子生物学手段研究土壤微生物的丰度和群落多样性，探究土壤微生物丰度和群落多样性变化的影响因素。在此基础上，以深层PAHs污染土壤为对象，通过振荡措施改善土壤供氧速率，考察供氧能否促进深层土壤PAHs降解以及降解过程中土壤微生物丰度和群落多样性动态演变规律。 本研究选取的焦化厂场地土壤受到了严重的PAHs污染，大部分样点土壤有机质（OM）、土壤总氮（TN）的含量远高于对照土壤，而且各样点的土壤有机质含量、总氮含量、持水能力（WHC）差异较大。土壤细菌16S rRNA基因拷贝数的含量远高于真菌和古菌，约为107-1010个/克干土，而真菌和古菌的16S rRNA基因拷贝数含量大多在104-108个/克干土之间。各样点的土壤细菌、真菌、古菌拷贝数的差异也比较明显。相关性分析表明，PAHs含量与细菌拷贝数呈明显负相关关系；土壤持水能力与细菌拷贝数呈明显正相关关系。细菌T-RFLP分析和基于克隆文库的RDP（Ribosomal Database Project）分析结果均表明，本研究所选用的焦化厂土壤细菌群落多样性明显低于对照地土壤，且表层场地土壤细菌群落多样性明显高于深层场地土壤。 基于克隆文库的RDP（Ribosomal Database Project）分析结果表明，对照地土壤（CK）共测序98 个克隆，测得的序列可归入10个细菌类群（门）：Proteobacteria 是最主要的细菌类群， 其相对多度为30.6% ， 其后依次为Actinobacteria（16.3%）、Firmicutes（15.3%）、Acidobacteria （14.3%）、Bacteroidetes（6.1%）、Nitrospira （3.1%）、Planctomycetes（3.1%）、Verrucomicrobia（3.1%）、Chloroflexi（1.0%）、Gemmatimonadetes（1.0%），另有6.1%的细菌克隆序列未能分类。表层土壤T4共测序68个克隆，测得的序列可归入5个细菌类群（门）：Proteobacteria 是最主要的细菌类群， 其相对多度为83.8% ， 其后依次为Chloroflexi（5.9%）、Actinobacteria（5.9%）、 Bacteroidete（2.9%）、Planctomycetes（1.5%）。深层土壤D2共测序50个克隆，测得的序列全去可归入细菌类群（门）Proteobacteria。尽管在深层场地土壤中没有筛选到PAHs（萘、菲、荧蒽）高效降解菌株，也没有检测到PAHs降解功能基因（pdo-1, nahAc, phnAc），但焦化厂土壤深层土壤中检测到了PAHs降解生物标志物Gamma-proteobacteria，且其相对百分含量为50.0%，表明该PAHs污染场地土壤有可能通过微生物方法处理处置。本研究以深层PAHs 污染土壤为对象，通过振荡措施改善土壤供氧速率，研究了氧气对深层土壤PAHs 降解的影响，并分析了土著微生物的群落结构组成。 通过振荡措施可改善土壤环境的供氧条件，并且振荡速率越高，土壤水中溶解氧含量越高。PAHs 的降解实验结果表明，低分子量PAHs（2-3 环）在缺氧环境中和好氧环境中均可降解，但4 环PAHs 的降解必须要有充足的氧气供应，而5-6环的高分子量PAHs 难以利用土著微生物进行降解。总的来看，通过振荡措施改善了土壤环境的供氧条件，从而利用土著微生物促进了深层土壤PAHs（2-4 环）的降解。定量PCR 和T-RFLP 结果表明改善土壤供氧条件，促进了土壤细菌拷贝 数的增加，并引起土壤细菌群落多样性特征的改变，提高了处理中土壤细菌基因型丰富度，且在缺氧处理 (0rpm+N2) 和高氧处理（200rpm）中分别新增了条带（342bp 和338bp）。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-31 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/797]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨苏才. 多环芳烃污染土壤微生物群落多样性及微生物修复研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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