红壤水稻土中氯代苯氧乙酸类除草剂的还原转化研究

发布时间：2020-06-07 20:49

【摘要】：红壤水稻土在我国南方分布广泛,但面临除草剂、杀虫剂等农药大量使用带来的潜在生态环境风险,而农田土壤有机污染物的降解转化,在土壤环境化学领域一直受到强烈关注。本文以典型的有机氯污染物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)为研究目标物,富含铁的南方亚热带湿地红壤水稻土为研究对象,以微生物驱动力为核心,利用序批式厌氧恒温培养试验,探讨红壤水稻土中2,4-D降解转化动力学及微生物学机理。重点研究不同时期铁物质形态变化、微生物群落响应机制,及其对2,4-D降解转化途径等影响的作用机理。通过模拟南方典型农艺措施,考察添加不同外源物条件下,2,4-D降解转化动力学差异,结合土壤优势微生物群落组成及结构变化等分析,揭示南方红壤水稻土厌氧条件下2,4-D降解转化内在本质。主要结论如下:(1)2,4-D降解转化不是单纯的生物作用或化学反应,而是以微生物为主要核心驱动力的生物与非生物交互作用的过程。灭菌处理中2,4-D基本不发生降解转化;初始浓度为20 mg l~(-1)的2,4-D在厌氧培养45天内能够完全被降解转化。(2)厌氧条件下,2,4-D发生降解转化主要生成4-CPA、4-CP和氯离子;2,4-D降解转化途径存在两种可能:一种途径是2,4-D先脱除邻位氯生成4-CPA,4-CPA再进一步水解生成4-CP;另一种途径是2,4-D水解并同时脱除邻位氯生成4-CP。(3)厌氧条件下,不同外源物对2,4-D微生物降解转化的影响存在显著差异;添加AQDS(0.1 mmol l~(-1))、硝酸钠和硫酸钠均显著抑制了厌氧培养体系中2,4-D降解转化,并且硫酸钠浓度越高,抑制作用越显著;添加纳米Fe_3O_4(20 mg kg~(-1))可以促进培养体系中2,4-D降解转化,乳酸钠和葡萄糖对2,4-D降解转化具有显著促进作用,而高浓度葡萄糖(25 mmol l~(-1))则显著抑制了2,4-D降解转化。(4)经过厌氧培养,土壤中变形菌门(Proteobacteria)为最优势门类,乳酸钠和葡萄糖处理中微生物群落结构与对照处理存在显著差异。细菌群落结与培养体系中pH值、铁物种、2,4-D及其降解中间产物含量存在显著相关关系。
【图文】：

颜色表,厌氧还原脱氯,脱氯作用,微生物总量

第二章水稻土中 2,4-D 厌氧还原脱氯机理生物还原脱氯作用[56]。但是也有文献报道，高浓度的 AQDS 会作用，影响正常生长代谢，所以高浓度 AQDS 会对 2,4-D 微生制作用。本研究获得的结论与前人研究成果相符，可能是本实验的添加量相对于土壤样品中所含土著微生物总量过高，影响了能微生物群落的生长代谢，从而抑制了土壤中 2,4-D 微生物降

序列,主坐标分析,群落结构,细菌

图 3.12 细菌 OUT 群落结构主坐标分析（a）不同处理培养初始状态（0 天）；（b）培养第20 天；（c）培养第 40 天；（d）不同处理培养不同时间Fig 3.12 Principal coordinates analysis (PCOA) of bacterial OUT community ofdifferent treatments during different incubation periods (a) 0 day, (b) 20 days, (c) 40 days and (d)0, 20 and 40 days2、乳酸和葡萄糖度水稻土中细菌各类群相对丰度的影响将 OUT 代表序列与数据库进行比对可以得出该 OUT 所属的微生物类群，然后再根据 OUT 所属类群对测序序列进行归类。在门水平，所有处理培养体系中细菌的优势种群为：变形菌（Proteobacteria）、酸杆菌（Acidobacteria）、厚壁菌（Firmicutes）、绿弯菌（Chloroflexi）、拟杆菌（Bacteroidetes）、古生菌（Euryarchaeota）、放线菌（Actinobacteria）、芽单胞菌（Gemmatimonadetes）、Cloacimonetes 和硝化螺旋菌（Nitrospirae），，占据 88.93%~95.27%（图 3.11）。在纲水平，所有处理培养体系中细菌的优势种群为：γ-变形菌（Gammaproteobacteria）、梭状芽胞杆菌（Clostridia）、酸杆菌（Acidobacteriia）、α-变形菌（Alphaproteobacteria）、δ-变形菌（Deltaproteobacteria）、拟杆菌（Bacteroidia）、厌氧绳菌（Anaerolineae）、甲烷微菌（Methanomicrobia）、芽单胞菌（Gemmatimonadetes）和 Ignavibacteria，
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X592

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