利用农业废物堆肥去除土壤中的2，2′，4，4′-四溴联苯醚（BDE-47）

发布时间：2017-06-21 22:04

  本文关键词：利用农业废物堆肥去除土壤中的2，，2′，4，4′-四溴联苯醚（BDE-47），由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是指一系列持久性有机污染物,其通常作为溴代阻燃剂被添加在产品中。而2,2',4,4'-四溴联苯醚(2,2',4,4'-tetrabrominateddiphenyl ether,BDE-47)作为多溴联苯醚主要组成成分,由于其广泛存在于土壤中并由此产生危害,引起了人们广泛的重视。本文利用农业废物好氧堆肥研究了其对四溴联苯醚污染土壤的生物修复过程。结合多种理化参数评价了添加BDE-47对好氧堆肥过程、以及微生物群落组成的影响。实验选用稻草秸秆、菜叶、麸皮等农业废物和土壤作为堆肥原料,设置了含BDE-47(初始浓度为0.366mg/kg)和未受BDE-47污染的2个堆肥体系,以及一个模拟自然状态下含BDE-47(初始浓度为0.369 mg/kg)的土壤体系。经过45 d的堆肥化处理结果表明堆体中BDE-47的降解率达到了约15%,而在自然状态下的BDE-47在相同时间下的降解率只有约3%。堆肥明显提高了BDE-47降解速率,实现了通过堆肥修复BDE-47污染土壤的目的。通过对比测得2个堆体的理化参数,发现BDE-47污染土壤的存在对堆肥化进程产生了一定的影响,含BDE-47的堆体堆肥质量降低。此外,利用分子生物学方法中的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术考察了堆肥化生物修复过程中2个堆体微生物群落组成的变化情况:实验从堆肥过程中不同时段取样,然后从获得的堆肥样品中提取微生物总DNA,并选择特异性引物(细菌:GC-338F/518R和真菌:NS1/GC-Fung)对其分别进行PCR扩增,将PCR后的样品进行变性梯度凝胶电泳(DGGE),得到DGGE图谱。将DGGE图谱数据结合所测得的堆体理化参数经过冗余分析(RDA)以及热图(heatmap)聚类分析发现堆肥中细菌和真菌群落的变化主要受不同环境因子影响。与堆肥过程中导致真菌群落的变化因素相比,细菌群落对于堆肥中添加BDE-47较真菌更加敏感,且添加BDE-47相比于其它理化参数对细菌种群的变化影响更为显著。堆肥过程中真菌的群落变化则受堆肥过程中堆体温度变化影响更为显著。
【关键词】：四溴联苯醚 污染土壤 降解 堆肥 微生物群落组成
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-34
• 1.1 BDE-47性质概述14-15
• 1.2 土壤中BDE-47的研究进展15-21
• 1.2.1 土壤中BDE-47的来源15-16
• 1.2.2 BDE-47的分布及迁移16-17
• 1.2.3 BDE-47的危害17-18
• 1.2.4 土壤中PBDEs的降解18-21
• 1.3 农业废物处置概述21-22
• 1.4 堆肥22-31
• 1.4.1 堆肥的基本原理22-27
• 1.4.2 堆肥化的工艺流程27
• 1.4.3 影响堆肥的因素27-30
• 1.4.4 堆肥的腐熟度30-31
• 1.5 土壤生物修复技术31-32
• 1.6 研究的目的与意义32-34
• 第2章 堆肥理化参数研究34-45
• 2.1 实验材料34-36
• 2.1.1 堆肥材料与处理34-35
• 2.1.2 实验仪器35-36
• 2.1.3 实验器皿及试剂36
• 2.2 实验方法36-37
• 2.2.1 取样方法36
• 2.2.2 理化参数测定方法36-37
• 2.3 结果与讨论37-44
• 2.3.1 水溶性有机碳37-38
• 2.3.2 脱氧酶活性38-39
• 2.3.3 堆体温度39
• 2.3.4 pH值39-40
• 2.3.5 含水率40-41
• 2.3.6 有机质41
• 2.3.7 总有机碳41-42
• 2.3.8 总氮42-43
• 2.3.9 碳氮比43-44
• 2.4 小结44-45
• 第3章 BDE-47的降解45-51
• 3.1 实验的药品与试剂45
• 3.2 实验器材45
• 3.3 实验步骤45-47
• 3.3.1 BDE-47污染土壤45-46
• 3.3.2 实验样品预处理46-47
• 3.3.3 GC/MS检测47
• 3.4 实验的结果与分析47-50
• 3.4.1 BDE-47的降解47-48
• 3.4.2 堆肥过程及自然状态下BDE-47的降解48-49
• 3.4.3 堆肥理化参数与BDE-47的降解的关系49-50
• 3.5 小结50-51
• 第4章 微生物群落结构51-65
• 4.1 实验步骤51-52
• 4.1.1 实验设备51-52
• 4.1.2 实验试剂52
• 4.2 实验操作52-56
• 4.2.1 样品中DNA的提取52-53
• 4.2.2 琼脂糖凝胶电泳检验53-54
• 4.2.3 细菌与真菌PCR54-55
• 4.2.4 变性梯度凝胶电泳（DGGE）55-56
• 4.2.5 数据分析56
• 4.3 结果和讨论56-64
• 4.3.1 堆肥样品总DNA提取56-57
• 4.3.2 细菌和真菌PCR57-58
• 4.3.3 细菌和真菌DGGE指纹图谱58-60
• 4.3.4 冗余分析60-62
• 4.3.5 聚类分析62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-73
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文73-74
• 致谢74

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本文编号：470007