【摘 要】
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近年来,病原体对农田土壤和水体的污染频繁爆发,严重威胁农畜产品和饮用水的安全,同时也阻碍了养殖业有机废弃粪肥的农业循环利用。因此,探究病原体在土壤中的迁移和分布可为阻控病原体污染土壤和水环境提供科学依据和理论指导,同时还可提高有机粪肥安全利用水平、推进微生物土壤污染修复等相关工程技术的发展。本文选取可自发光的大肠杆菌652T7为模式病原细菌,使用纯净石英砂和表面化学性质改性石英砂为多孔介质,利用先
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近年来,病原体对农田土壤和水体的污染频繁爆发,严重威胁农畜产品和饮用水的安全,同时也阻碍了养殖业有机废弃粪肥的农业循环利用。因此,探究病原体在土壤中的迁移和分布可为阻控病原体污染土壤和水环境提供科学依据和理论指导,同时还可提高有机粪肥安全利用水平、推进微生物土壤污染修复等相关工程技术的发展。本文选取可自发光的大肠杆菌652T7为模式病原细菌,使用纯净石英砂和表面化学性质改性石英砂为多孔介质,利用先进的IVIS Spectrum生物成像系统进行原位实时观测自发光大肠杆菌在多孔介质中的迁移行为及分布情况,通过开展不同孔隙流速（3.55 cm/h、10.56 cm/h和21.3 cm/h）和不同溶液离子强度（2 m M、20 m M和100 m M）下的大肠杆菌迁移实验,对大肠杆菌在不同水力和静电力条件下的迁移和分布情况进行了比较分析,揭示了水动力与固-液界面对微生物迁移的耦合影响及内在作用机制。该机制能够解释大肠杆菌在不同多孔介质中的迁移行为,为评估和预测病原体在异质土壤中的迁移效率提供了科学基础和理论依据。主要研究成果如下:（1）增大孔隙流速会促进大肠杆菌在三种多孔介质（石英砂、腐殖酸覆盖石英砂、氧化铁覆盖石英砂）中的迁移;增大孔隙流速对大肠杆菌在石英砂和腐殖酸覆盖石英砂中的迁移促进作用随着离子强度的增大而增强,对大肠杆菌在氧化铁覆盖石英砂中的迁移促进作用随着离子强度的增大而减弱;增大孔隙流速会减少大肠杆菌在介质中的滞留总量,但会增加其在柱体内的均匀分布程度。（2）增大离子强度会阻碍大肠杆菌在石英砂和腐殖酸覆盖石英砂中的迁移,但会促进其在氧化铁覆盖石英砂中的迁移;增大离子强度对大肠杆菌在不同介质（石英砂、腐殖酸覆盖石英砂、氧化铁覆盖石英砂）中迁移阻的碍或促进作用随着孔隙流速的降低而增强。（3）增大离子强度,减弱了大肠杆菌与介质间的优势静电作用力,而优势静电力又取决于介质的表面电性。当介质和大肠杆菌带相同的电性时,增大离子强度减弱排斥,阻碍迁移,当介质和大肠杆菌带相反的电性时,增大离子强度,减弱吸引,促进迁移。（4）石英砂覆盖改性显著影响大肠杆菌在介质中迁移的变化量和变化率。腐殖酸覆盖显著促进大肠杆菌迁移,氧化铁覆盖显著阻碍大肠杆菌迁移。低离子强度下变化量最大,低流速条件下变化率最大。（5）固-液界面DLVO作用吸引势能的变化是影响孔隙流速变化和离子强度耦合作用下大肠杆菌在介质中迁移变化的内在作用机制。DLVO作用吸引势能增加,孔隙流速增大对大肠杆菌的迁移促进作用增强,阻碍作用减弱。
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