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多环芳烃、多氯联苯和多溴联苯醚是三种在环境中广泛存在,并具有三致作用的典型持久性有机污染物。土壤中有机质丰富,可以吸附大量有机污染物,从而使环境中持久性有机污染物易在土壤中富集并长久存在。微生物的降解是去除土壤中有机污染物的有效途径。目前关于三类有机污染物降解菌的研究主要是在实验室条件下,通过传统富集分离技术进行,但该方法在实际应用中存在很大局限。本文对环境样品中的功能微生物群落作为整体进行研究,应用末端限制性片段长度多态性技术(TRFLP)对厌氧环境条件下电子垃圾污染土壤中的微生物群落结构和动态变化进行分析,并观察在微生物作用下体系中多氯联苯和多溴联苯醚的含量变化;此外,还运用非纯培养技术-稳定同位素探针技术(SIP),以13C标记多环芳烃化合物为外源添加污染物,定向探查原位条件下森林土壤中的功能降解菌。建立了探查森林土壤中多环芳烃降解功能菌的SIP方法,分别对培养时间和污染物浓度进行了优化;随后,将优化的SIP技术应用于不同森林土壤中菲降解菌的探查,研究了菲降解功能菌的多样性。得出以下结论: (1)厌氧条件下,电子垃圾污染土壤中微生物能够将土壤中原有的部分高卤代多氯联苯和多溴联苯醚去除,生成低卤代化合物。TRF75 bp(酶切片段长度为75 bp)、191 bp和182 bp逐渐在反应体系中占主导地位, TRF为75bp和191 bp的微生物被鉴定为异化铁还原菌,而TRF182 bp的微生物被鉴定为卤代呼吸菌。体系中发生的脱卤反应与异化铁还原菌和卤代呼吸菌有一定的关系。 (2)探索应用SIP技术研究森林土壤中多环芳烃(菲、蒽、荧蒽和苯并[a]芘)降解功能菌的实验条件,结果表明:菲、蒽、荧蒽浓度为10 mg/kg,取样时间为3天、6天、9天时,即可通过SIP技术鉴定出各化合物的降解功能菌,其中首次应用SIP技术发现乳酸杆菌属(Acidobacterium)细菌、Collimonas属、罗思河小杆菌属(Rhodanobacter umsongensis strain)、拟杆菌门(Bacteroidetes)细菌对不同PAHs具有降解能力。 (3)经研究发现,帽儿山森林土壤中苯并[a]芘(BaP)添加浓度为1 mg/kg时,SIP技术可以成功鉴定出土壤中的苯并[a]芘降解菌。不加水杨酸土壤样品取样时间为14天、28天和42天,BaP降解菌来源于拟杆菌门(Bacteroidetes);添加水杨酸后土壤样品取样时间为7天、14天、28天,BaP降解菌被鉴定为草酸杆菌科(Oxalobacteraceae)细菌。 (4)应用建立的SIP技术发现,9座山森林土壤对菲的吸附以及水解程度不同,不同土壤中微生物对菲的降解能力不同,森林土壤中菲的降解菌种类呈现出多样性,鉴定的菲功能菌分别与罗尔斯通菌属(Ralstonia)、鲍特杆菌属(Bordetella)、罗思河小杆菌属(Rhodanobacter)和伯克霍尔德菌属(Burkholderia)亲缘关系较近。