土壤蚓触圈中DDT的降解过程及机理研究

发布时间：2018-03-04 11:45

  本文选题：滴滴涕　切入点：蚓触圈　出处：《华南农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：滴滴涕(DDT)作为有机氯农药的代表,在20世纪曾被广泛使用。因其持久性、生物富集性、高毒性和长距离迁移性的特点,DDT的降解转化一直是研究者关注的焦点和难点。加之近年来三氯杀螨醇和防污漆的使用,DDT引发的环境问题仍然非常严峻。课题组前期发现壮伟环毛蚓(Amynthas robustus Perrier,A.robustus)能够促进土壤DDT降解,但机理不明确。因此本研究以此为背景,通过建立土壤柱和室内微宇宙模拟实验,以蚓触圈为研究重点,利用末端限制性片段长度多态性分析(T-FRLP)、稳定同位素探针(DNA-SIP)和高通量测序(HTS)等技术,揭示了A.robustus及其蚓触圈对DDT降解路径的影响及其微生物学机理,从而为DDT污染土壤修复新技术的发展提供一定理论依据。主要结果和结论如下:(1)通过灭菌/未灭菌及添加A.robustus/未添加A.robustus的土壤柱培养实验,发现土著微生物和A.robustus在DDT的降解中都具有重要的作用。灭菌土壤中DDT残留量在前6周一直高于95%,而自然土壤中DDT的残留量在整个培养过程中均显著低于灭菌土壤。添加A.robustus的灭菌和自然土壤中DDT的残留量在培养的第4周、8周和14周低至DDT初始含量的75%、50%和25%。该结果说明生物降解是土壤DDT消减的主要方式,A.robustus对土壤DDT降解具有直接作用。(2)通过测定与分析土壤柱培养实验中空白土壤(CK)、对照土壤(Bulk)、穴壁土(Burrow)、蚓粪(Cast)和肠道内容物(Gut)基质中的DDT及其代谢产物(DDTs)含量,发现蚓触圈是土壤DDT降解的“热区”,A.robustus形成的蚓触圈能显著提高土壤DDT降解速率,并影响DDT的降解途径。A.robustus通过肠道的消化作用促进DDT和DDE的还原脱氯反应生成DDD和DDMU,通过挖掘形成通气性良好的穴壁促进土壤DDT脱氯化氢转化为DDE。(3)通过进一步研究非蚓触圈和蚓触圈基质的化学及生物学性质,发现A.robustus可显著改善土壤性质从而促进DDT降解。蚓触圈基质的p H随培养时间呈上升趋势,Cast中p H值达到5.85;蚓触圈基质中有机碳含量、水溶性有机碳含量、热水溶性有机碳含量均显著高于非蚓触圈基质;蚓触圈中胡敏素含量和微生物生物量碳氮含量随培养时间逐渐提高。基于上述化学及生物学性质的典范对应分析(CCA)结果表明,蚓触圈较高的土壤p H和有机代谢底物活性是影响其中DDTs生物降解较快的主要因子。(4)为了进一步明确A.robustus促进DDTs降解的微生物机理,选用非蚓触圈和蚓触圈基质进行微宇宙培养实验。结果表明,CK、Bulk、Burrow、Cast和Gut中微生物种类和相对丰度均差异较大。CK和Bulk中的优势种群相近,主要来自绿弯菌门(Chloroflexi)。Burrow、Cast和Gut中相对丰度较高的微生物主要来自变形菌门(Proteobacteria)。随着培养时间延长,各基质中的优势种群趋于统一,以unclassified Sporolactobacillaceae为主。与CK、Bulk、Burrow和Cast相反,A.robustus肠道微生物群落的Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Species丰富度指数和Simpson优势度指数均随培养时间显著增高。CCA分析结果表明A.robustus肠道微生物可以显著促进DDTs的降解,微生物群落的优势度和微生物群落组成是影响土壤中DDTs降解最显著的因素。(5)利用SIP联合HTS技术,鉴定出CK、Bulk、Burrow、Cast和Gut中共有11种主要功能微生物参与了DDTs的开环降解,主要来自放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和Proteobacteria。CK土壤中主要的功能微生物为Streptomyces、Bacillus和unclassified Bacillaceae;Bulk土壤中主要的功能微生物是Dermacoccus、unclassified Bacillales和other Bacillaceae;Burrow中主要的功能微生物是Dermacoccus、Brevibacterium和unclassified Bacillales;Cast中主要的功能微生物是Dermacoccus、unclassified Xanthomonadaceae和unclassified Bacillales;Gut中主要的功能微生物是Streptacidiphilus和Candidatus Solibacter。上述结果表明,非蚓触圈和蚓触圈基质环境中DDTs的降解微生物存在较大差异,DDT开环降解的功能微生物主要属于Actinobacteria。A.robustus通过蚓触圈的特殊性质刺激DDTs降解功能微生物Dermacoccus,从而强化DDTs的降解。因此,A.robustus通过形成蚓触圈显著提高了土壤的p H和有机碳活性,改变了微生物群落结构,提高了功能微生物的相对丰度,从而提高了DDT的降解速率,并影响了DDT的降解途径。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张添佛,古堂秀,徐贤义;测定文蛤中666和DDT残留量的快速、简易方法[J];海洋与湖沼;1982年06期

2 安琼;董元华;王辉;魏峰;;水稻对土壤中DDT及其系列降解物的吸收[J];土壤学报;2008年04期

3 龚钟明,王学军,李本纲,曹军,徐福留,崔艳红,张文具,沈伟然,秦宝平,孙韧,陶澍;天津地区土壤中DDT的残留分布研究[J];环境科学学报;2003年04期

4 梁潘霞;董元华;安琼;李伏生;;稻改草后土壤中DDT及其代谢产物的动态变化[J];土壤学报;2006年04期

5 李桂祥，黄跃武;水中氯苯类、六六六、DDT及酞酸酯类毛细管柱气相色谱分析方法[J];环境科学与技术;1995年04期

6 洪青;蒋新;李顺鹏;;微生物降解DDT研究进展[J];土壤;2008年03期

7 李常亮;刘文彬;汪莉;高丽荣;张利飞;;DDT废弃处理与环境修复技术综述[J];四川环境;2007年05期

8 赵月春;付蓉;莫测辉;易筱筠;;漆酶不同施用方法对土壤DDT污染修复的研究[J];农业工程学报;2008年02期

9 黎军;沈宏林;吴嘉碧;陈侣平;;气相色谱-质谱法测定防腐涂料中滴滴涕(DDT)含量[J];广东化工;2010年11期

10 欧丽;李义连;;武汉某废弃农药厂土壤中DDT及其代谢产物的空间分布特征研究[J];安全与环境工程;2014年02期

相关会议论文 前5条

1 张珊珊;王继华;朱丹;;我国DDT污染现状及检测手段[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）[C];2013年

2 张菁菁;;HCB和DDT在土壤不同粒径级份中分布的时间效应[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年

3 程刚;高志亮;庞晓;;浅谈确保DDT型固定式架车机安全的技术保障措施[A];第十五届粤、京、港、沪铁道学会学术年会第八届世界轨道交通发展研究会年会论文集[C];2011年

4 张爽爽;陈坤;;DDT、DDE和乳腺癌关系及其作用机理的研究进展[A];应对突发公共卫生事件论坛论文集[C];2005年

5 廖百森;赵舰;肖义夫;邱宏;魏静;;ECD同时测定水中1605、六六六、DDT的气相色谱法[A];重庆市预防医学会2005年学术交流会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前2条

1 贾鹤鹏;世卫组织支持用DDT控制疟疾[N];大众科技报;2006年

2 记者　 顾钢;疟疾高发区可重新使用DDT杀灭蚊虫[N];科技日报;2006年

相关博士学位论文 前3条

1 白婧;土壤蚓触圈中DDT的降解过程及机理研究[D];华南农业大学;2016年

2 谢慧;土壤中DDT和DDE的生物强化降解及对土壤微生物群落结构的影响[D];山东农业大学;2013年

3 潘淑颖;土壤中有机氯农药DDT原位降解研究[D];山东大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 李登宇;表面活性剂强化微生物修复DDT污染土壤研究[D];沈阳大学;2016年

2 宫晓飞;非离子表面活性剂对DDT在胶州湾沉积物上吸附行为的影响[D];中国海洋大学;2011年

3 顾连军;铁岭农业区土壤中DDT残留模型研究及土壤修复[D];辽宁工程技术大学;2008年

4 王玉红;紫花苜蓿（Medicago sativa）对有机氯农药DDT污染土壤的修复研究[D];南京林业大学;2006年

5 梁潘霞;土壤-黑麦草系统中有机氯农药（DDT）的残留积累规律[D];广西大学;2005年

6 高明;典型农田土壤对BHC和DDT的吸附特征研究[D];吉林大学;2007年

7 李思静;胡敏酸胶体对DDT在河床沉积物中吸附与运移的影响[D];长安大学;2012年

8 蔡烁;时延故障测试产生算法与I_（DDT）测试实验研究[D];湖南大学;2007年

9 李杰;I_（DDT）测试故障模拟器的研究[D];湖南大学;2006年

10 梁骏华;二氯二苯三氯乙烷（DDT）对神经系统氧化—抗氧化系统的影响及抗氧化剂tBHQ的干预作用[D];华中科技大学;2006年

，

本文编号：1565511