包气带中洛克沙胂降解的微生物作用机理研究

发布时间：2017-12-22 12:33

  本文关键词：包气带中洛克沙胂降解的微生物作用机理研究　出处：《中国地质科学院》2017年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 包气带 洛克沙胂 环境条件 微生物群落 Symbiobacterium菌

【摘要】：洛克沙胂(3-硝基-4-羟基苯胂酸)被广泛用作禽畜饲料添加剂,但在禽畜体内吸收很少,绝大部分以原体形式随粪便排出。当洛克沙胂进入环境后,在生物和非生物的作用下,转化为毒性较高的无机砷化合物,从而污染土壤、地表水和地下水,对人类和生态的潜在威胁不容忽视,因此洛克沙胂的环境行为已成为研究热点。然而包气带作为影响洛克沙胂进入地下水的关键地带,其复杂的环境条件如何影响洛克沙胂的降解及其微生物作用机理尚不清楚。本文选取鲁北平原某养鸡场及其周边区域作为研究区,通过对露天堆积鸡粪周边的包气带和地下水中砷化合物的检测,发现洛克沙胂的使用导致周边包气带土壤及地下水中砷化合物含量明显异常,在土壤表层含量最高,浓度随深度增加而下降,并在黏土层聚积。可以推测鸡粪中的砷化合物随着降雨地表径流污染周边土壤,并随着降雨入渗进入地下水。通过室内模拟不同环境条件下洛克沙胂的降解行为,掌握了复杂包气带环境条件对洛克沙胂降解的影响。洛克沙胂浓度(0mg/kg、50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg)、含水率(10%~40%)、温度(15℃～37℃)和有机质含量(低、正常、高)均对洛克沙胂的降解产生巨大影响,并与降解速率呈显著正相关关系,对洛克沙胂降解的影响程度为含水率温度有机质含量洛克沙胂浓度。洛克沙胂的添加显著改变微生物群落结构,并抑制部分微生物种群的生长。首次证明了不同包气带环境下参与洛克沙胂降解的微生物群落各不相同,是造成不同环境条件下洛克沙胂降解速率各异的关键。与洛克沙胂或其代谢产物密切相关的微生物种群的门水平主要包括Firmicutess和Proteobacteria门,属水平包括Bacillus、Pseudomonas等,这些抗砷菌、砷氧化菌、砷还原菌、有机胂降解菌以及电化学活跃的菌群共同构成了洛克沙胂降解的微生态环境。其中首次发现了Symbiobacterium属能够指示洛克沙胂降解产物砷化合物的含量高低。通过比较生物作用和非生物作用下洛克沙胂的降解及微生物群落响应可知,微生物作用和厌氧条件对洛克沙胂降解贡献率较大,光照作用的贡献率较小。厌氧微生物对洛克沙胂降解具有巨大潜力,洛克沙胂浓度越高,降解越快,400 mg/kg的洛克沙胂在44 h即降解完全,洛克沙胂与微生物之间相互作用,洛克沙胂的添加促进微生物的生长,微生物反过来降解洛克沙胂。研究区鸡粪堆积包气带和背景包气带剖面的表层菌群差异最大,由于鸡粪堆积包气带表层直接接触鸡粪,土壤砷含量最多,导致土壤表层的优势菌群均与砷显著相关。通过本次包气带中洛克沙胂降解的微生物作用机理研究,有助于评估禽畜废弃物不同处置方法的利弊,指导洛克沙胂引起砷污染的防控措施,提高人们对禽畜废弃物的规范处置意识。
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X172;X592

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本文编号：1319542