毒死蜱污染土壤的固定化微生物强化修复研究

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毒死蜱是自20世纪60年代以来被广泛应用于农业生产的杀虫剂。其在土壤中的残留半衰期比较长,如何解决其在土壤中的残留问题已被广泛的关注。利用可以高效降解毒死蜱的微生物来去除土壤中的毒死蜱是一种既环保又实惠的方法。土壤中土著微生物的恶性竞争和复杂环境能削弱毒死蜱降解微生物的生存能力和竞争力,那些能提高微生物的存活率和去除效果的固定化技术越来越受到重视。本研究采用实验室前期筛选的毒死蜱高效降解菌H27,以稻壳生物炭作为固定化载体制备固定化降解菌对毒死蜱进行去除。通过优化制备条件,提高固定化降解菌的去除效率的同时分析环境因素对固定化降解菌的影响。通过室内模拟条件探究固定化降解菌对污染土壤的实际修复效果。通过本研究,以期为固定化降解菌的实际应用提供一定的科学依据。具体研究内容如下:(1)毒死蜱降解菌固定化条件的优化及对培养液中毒死蜱的去除特性研究:(1)使用生物炭对降解菌进行吸附固定,利用响应面分析法对固定条件进行优化,以期寻找最佳的固定化条件。结果表明,含0.075-0.109 mm粒径生物炭的液体培养基中加入10%原始菌液震荡吸附22 h时的固定化降解菌对毒死蜱的去除率最高,以上为最佳固定化条件。(2)固定化降解菌去除毒死蜱的研究发现,毒死蜱初始浓度为25 mg·L-1时,培养7 d时固定化降解菌去除率最高达97.4%。(2)固定化降解菌对土壤中毒死蜱的去除效果分析。结果发现固定化菌、游离菌以及生物炭处理组对毒死蜱的去除率都在前5 d快速上升,固定化菌组的去除率在所有取样天数中都是最高的。生物炭组在5 d后去除率没有明显变化。游离菌组在第10 d以后去除率趋于平缓没有更大的提升。但是固定化菌组在整个实验过程降解率一直在上升,最高去除率为87.6%,显著高于游离菌和生物炭处理组。(3)固定化降解菌对土壤微生物的影响研究:(1)通过Biolog实验发现,固定化空白组与对照组在所有指标上没有显著性差异。四个染毒组各指标中固定化组最高,都优于加药对照组。(2)末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)实验中发现四个染毒处理组菌群相对含量变化明显。与前面类似,四个染毒处理中固定化组对土壤微生物优势菌群与加药对照组相比分布更加均匀,而固定化空白组与对照组没有显著差异。(3)实时荧光定量PCR(Real-time Quantitative PCR,RT-PCR)实验中发现各处理组对AOB的影响大于AOA。各处理组中,AOA拷贝数均比AOB拷贝数高出近10倍,且染毒组中固定化组AOB拷贝数远高于加药对照组和游离菌组。而固定化空白组AOB拷贝数与对照组没有显著差异,AOA表现为激活作用。
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