【摘 要】
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石油烃污染土壤的微生物修复已有较广泛的研究,然而页岩气开采区土著微生物对石油烃污染的响应规律尚不清楚。有机物经微生物的好氧代谢完全降解为CO2和H2O,大量CO2释放至大气会加剧“温室效应”,因而研究微生物修复过程中碳固定基因的响应规律具有重要的生态学价值。本文利用涪陵区页岩气开采区无污染土壤和油基钻井液,开展为期63天的土壤污染模拟实验,研究低(CTPH=3523±159 mg/kg,0.4%)
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石油烃污染土壤的微生物修复已有较广泛的研究,然而页岩气开采区土著微生物对石油烃污染的响应规律尚不清楚。有机物经微生物的好氧代谢完全降解为CO2和H2O,大量CO2释放至大气会加剧“温室效应”,因而研究微生物修复过程中碳固定基因的响应规律具有重要的生态学价值。本文利用涪陵区页岩气开采区无污染土壤和油基钻井液,开展为期63天的土壤污染模拟实验,研究低(CTPH=3523±159 mg/kg,0.4%)、中(CTPH=8715±820 mg/kg,0.9%)、高浓度(CTPH=22031±1533 mg/kg,2.2%)污染土壤中石油烃的自然衰减规律,分析微生物多样性和群落结构的动态变化,结合碳固定关键功能基因丰度解析石油烃对碳固定潜能的影响。主要研究结果如下:（1）经63天的培养,高浓度污染下的石油烃去除率（45.33±3.90%）明显低于低、中浓度污染下的石油烃去除率（54.79±0.75%、58.96±4.11%）,各浓度组中石油烃组分去除量最小的是>C21～C34组分,低（0.4%）、中（0.9%）、高浓度组（2.2%）中石油烃组分去除量最大的分别是>C16～C21、>C12～C16、>C12～C16组分。在培养过程中,低、中、高浓度组的总石油烃去除速率均在培养前期（1-5d）最大,随后去除速率减小,最终石油烃含量趋于稳定,且中、高浓度组的石油烃含量达到稳定的时间较低浓度组的长;（2）在培养过程中,页岩气开采区土壤微生物群落的丰富度、均匀度均短暂升高后显著降低,但中、高浓度污染下的物种丰富度、均匀度最终维持较低水平,表现出显著影响,低浓度污染下则恢复至污染前的水平。石油烃污染程度选择性地影响土壤微生物多样性,高浓度组石油烃含量与物种丰富度呈现显著正相关（R2=0.746,P<0.05）,低浓度组石油烃含量与物种均匀度呈现显著正相关（R2=0.657,P<0.05）;（3）页岩气开采区土壤微生物群落组成在石油烃污染5天内变化迟滞,5天后变化大,菌群类型自革兰氏阳性向革兰氏阴性转移,且中、高浓度污染对群落组成的影响大于低浓度的,中、高浓度组之间群落组成相似,而与低浓度组相异。63天培养期内,总石油烃含量与群落组成之间无显著相关性（R2=0.0736,P>0.05）;（4）识别出1门48属微生物如Sphingorhabdus,Candidatus,Polycyclovorans,Sphingopyxis属为石油烃敏感菌群;18门190属微生物属于石油烃耐受菌群,如Brukholderia、Alanaindiges、Nevskia、Acidothermus、Ralstonia、Deylla等属,它们大多具有降解石油烃功能;分别筛选出了低、中、高浓度石油烃污染土壤的生物标记物,为生物强化、生物刺激修复策略提供依据;（5）低浓度石油烃污染下,碳固定关键功能基因cbbL基因拷贝数在培养后期（49-63d）恢复至污染前的水平并趋于稳定,中、高浓度污染下,cbbL基因拷贝数在培养中后期（20-63d）不同阶段表现出显著上升,最高幅度可达651.56%。石油烃初始污染程度与培养时间之间存在交互效应,石油烃初始污染程度*培养时间对cbbL基因拷贝数有极显著影响（P<0.01）。低、中、高浓度污染下,土壤cbbL基因拷贝数与石油烃去除量之间均无显著相关性（R2<0,P>0.05）。
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