农田土壤中典型复合有机污染物的微生物降解研究

【摘要】目前农业生产中广泛使用农药、地膜、化肥等农用化学品,造成多种有机物对土壤的复合污染。农药是重要的农业生产资料,近年来被大量生产和使用,在土壤中残留也越来越严重。邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类环境内分泌物质,作为农用塑料地膜中的增塑剂被大量使用,易从塑料地膜中释放而造成土壤污染。我国农田土壤普遍存在农药、PAEs等有机物复合污染,生物降解是削减土壤中有机污染物的重要途径。本试验筛选出可同时降解PAEs和农药的真菌,研究降解真菌在液体和土壤中对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和氰戊菊酯的降解特性及在土壤中的动态变化,探讨了典型有机物复合污染农田土壤的生物降解技术可行性。(1)以3种农药和3种PAEs为目标污染物,采用浓度梯度驯化法,从受污染农田土壤中筛选出可同时降解农药和PAEs的真菌并鉴定,通过正交试验筛选其最佳降解条件。结果表明：筛选出的真菌DY4属于地霉属{Geotrichumsp.),对3种农药和3种PAEs的降解效果都较好,对液体培养基中50mg·L-1的DBP和氰戊菊酯的降解率分别达47.97%和42.12%。通过极差分析,得出最佳试验条件为无外加碳源、有机物初始浓度为25mg·L-1,pH值为7.5。(2)利用菌株DY4对液体培养基和灭菌土壤中DBP和氰戊菊酯进行降解试验,观察DBP和氰戊菊酯的降解情况及微生物的生长状况,分析其降解机理。结果表明：在液体培养基中,DBP和氰戊菊酯的降解规律一致,均在25mg·L-1时的降解率最高,分别达到65.36%和55.77%,此时,菌液OD值最高,说明真菌生长状态也最好。DY4对液体培养基中50mg·L-1的DBP和氰戊菊酯的降解符合一级降解动力学模型,两者的半衰期分别为4.46和6.88d。在土培试验中,30d时,DBP和氰戊菊酯的降解率大约在50%-75%之间,大部分降解发生在培养前期(0-15d),可见DY4对土壤中DBP和氰戊菊酯复合污染物有较好的降解效果。15d时,所有浓度组的DY4菌落数都明显下降；30d时,低浓度组的菌落数恢复明显,而100mg·kg-1浓度组的菌落数几乎没有回升,说明高浓度有机污染物对微生物具有一定的危害作用。(3)室内模拟研究了农田土壤投放菌剂后DBP和氰戊菊酯的含量变化,土壤基础呼吸量和真菌数量在DBP和氰戊菊酯降解过程中的变化。结果表明：接种处理的DBP和氰戊菊酯总降解率高于未接种处理的(浓度为40mg·kg-1和80mg·kg-1时,接种处理的总降解率分别高于对照处理27.01%和16.62%)。20d时,所有处理组的麦角固醇含量和土壤基础呼吸量均达到最低值,可能是DBP和氰戊菊酯对土壤中包括真菌在内的微生物有一定的毒害作用所致。20d后土壤基础呼吸量有逐步回升,但不能恢复到试验初始值；由于补种作用,接种处理土壤中麦角固醇含量回升明显,可见补种措施可以保持土壤中真菌数量稳定。
【作者】王冬莹；
【导师】蔡信德；
【作者基本信息】中国环境科学研究院，环境工程，2014，硕士
【关键词】土壤；农药；邻苯二甲酸酯；复合污染；生物降解；真菌；

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