论文部分内容阅读
锑(Antimony,Sb)是一种具有毒性的类金属元素。含锑产品的广泛生产应用造成严重的土壤锑污染问题。如何来评价锑对土壤环境质量的影响?随着土壤微生物生态学研究的不断深入,采用微生物学指标评价土壤重金属污染受到人们的关注。本研究在室内模拟培养条件下,采用生物化学方法及高通量测序技术探究不同浓度的Sb(Ⅲ)和Sb(V)(01600 mg kg-1)在不同的暴露时间(7,14,28,56 d)下对土壤微生物活性及细菌群落结构等微生物指标的影响,为锑污染土壤的环境质量评价及建立有效的土壤锑污染预警指标体系提供重要参考。本研究的主要结论和结果如下:(1)对土壤微生物生物量碳(Microbial Biomass Carbon,MBC)的研究结果表明,与空白对照相比,在培养7d时,Sb(Ⅲ)增加土壤MBC,随着培养时间的延长,在培养56d时,Sb(Ⅲ)降低土壤中MBC。对于Sb(V)来说,在短期培养下,Sb(V)对土壤MBC的影响较小,在培养56d时,高浓度的Sb(V)降低土壤中MBC。Sb(Ⅲ)和Sb(V)对土壤基础呼吸作用的影响与对微生物生物量碳的影响规律具有相一致性。说明Sb可能是通过影响土壤微生物生物数量进而影响土壤呼吸作用。(2)Sb(Ⅲ)和Sb(V)对土壤不同酶活性的影响是不同的。在短期培养下,Sb(Ⅲ)和Sb(V)抑制荧光素二乙酸酯(Fluorescein diacetate,FDA)酶。随着培养时间的延长,Sb(Ⅲ)和Sb(V)对FDA酶活性的抑制作用不明显。脱氢酶是反映土壤氧化还原潜力的重要酶,在整个培养过程中,Sb(Ⅲ)和Sb(V)对脱氢酶活性的影响不显著。土壤中β-葡萄糖苷酶、脲酶、酸性磷酸酶分别是与土壤C、N、P循环相关的重要酶。在整个培养过程中,Sb(Ⅲ)和Sb(V)对β-葡萄糖苷酶活性的影响较小;与空白对照相比,Sb(Ⅲ)和Sb(V)抑制土壤中脲酶活性;与空白对照相比,在短期培养下,高浓度的Sb(Ⅲ)和Sb(V)抑制酸性磷酸酶活性,随着培养时间的延长,Sb(Ⅲ)和Sb(V)对酸性磷酸酶活性的影响作用不显著。(3)高通量测序结果表明,Sb(Ⅲ)和Sb(V)降低土壤中细菌的多样性,改变土壤细菌群落组成。低浓度(50 mg.kg-1)的Sb(Ⅲ)和Sb(V)对土壤中细菌群落组成的影响较小。高浓度(1600 mg kg-1)下对细菌群落组成的影响较大。对比在门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)等水平上锑对细菌群落结构的影响可知,Sb(Ⅲ)和Sb(V)对门水平上细菌群落组成的影响较小,对属水平上的影响较大。在属水平上,将高浓度(1600 mg kg-1)Sb(Ⅲ)和Sb(V)处理的样品中微生物丰度与空白对照组进行差异性分析可知,高浓度Sb(Ⅲ)显著抑制土壤中Limnobacter、Ohtaekwangia、Gp4、Gp6、Gemmatimonas、Nitrospira等微生物的丰度(p<0.05),促进土壤中Pseudomonas、Parcubacteriageneraincertaesedis、Sphingomonas、Subdivision3generaincertaesedis、Armatimonadetesgp5等微生物的丰度;高浓度Sb(V)显著的抑制土壤中Limnobacter、GP4、GP3、Aridibacter、Pirellula、Nitrospira等微生物的丰度(p<0.05),促进土壤中Sphingomonas、Pseudomonas、Gemmatimonas等微生物的丰度。