论文部分内容阅读
复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一，芘和砷是土壤环境中的重要污染物，开展两者复合污染研究，对于农业环境生态安全具有重要意义。本研究以耐砷(As)的芘降解细菌为研究目标，从长期遭受多环芳烃(芘)-砷复合污染的土壤中，筛选得到三株能在砷胁迫下降解芘的细菌。对这三株菌株进行了形态学和生理生化反应的研究。提取了16S rDNA，通过与同源菌株的比对，分别鉴定为两株细菌Bacillus idriensis和Sphingomonas desiccabilis，一株真菌Fusariumsolani.本论文以这三种菌株为主要研究对象，研究其对芘和砷污染的去除效能。
研究结果如下：
(1)通过研究两株细菌B.idriensis and S.desiccabilis以及一株真菌F.solani利用芘作为唯一碳源和能源生长情况，可知这几株菌均具有一定的耐芘性能，在芘污染环境下均可生长，并且对芘具有降解能力。
(2)在芘(100 mg1-1)污染液体培养基中，几种处理均对芘有降解能力，实验测定结果显示，混合菌两株细菌和真菌共同降解芘(B+S+F)组合降解率最高，液体培养基中的芘残留仅剩3.97％。B+S+F混合菌在第4天降解能力就进入平台期，降解速率较快于其他几种菌处理。其中降解速率大小为B+S+F组合>B+S组合>S>F>B，说明混合菌降解芘效果要好于单独菌处理。
(3)将单独菌与混合菌其投入到人工处理的污染土壤中(芘100 mg1-1)，观察土壤芘的降解残留值，单独菌株的不同处理中，细菌的降解时间要显著快于真菌，实验测定结果显示第63天混合菌(B+S)组合和(B+S+F)组合的降解能力都比较高，土壤的芘残留分别为仅剩16.56%和15.78%。说明应用微生物去除土壤芘的污染，混合菌降解芘效果要好于单独菌处理。应用混合菌(B+S+F)原位修复芘污染将更高效。
(4)利用红假单胞杆菌(R.palustris)中的arsM基因转导至细菌B.idriensis和S.desiccabilis中，重组体后的细菌，均能检测到arsM基因片段，并且具有一定的耐砷性，在48小时内重组体的细菌和野生型的细菌均能在As(Ⅲ)20μM处理条件下均能生长。
(5)利用细菌重组体的甲基化功能，将其应用到砷污染的培养基中，伴随着培养基中的砷总量减少，有气态砷产生。超量表达菌处理气态化砷的能力要高于野生菌处理10倍，超量表达arsM基因的细菌B.idriensis气态砷产生量最高，并且对溶液中砷污染的移除率可以达到41.87%；利用重组体的甲基化功能，将其应用到砷污染的土壤中培养30天，各处理土壤均可以检测到MMA，DMA有机砷的形态，并且有气态砷产生，大约有2.2-4.5%的砷能够被微生物移除，有机砷占总砷的最高比率为13.87%；
(6)在芘浓度为100 mg kg-1，As(Ⅲ)20μM的复合污染液体培养基中，超量表达的细菌与真菌处理均能生长并且产生气态砷。对培养基中的砷移除率可达到约84%的高效移除率，芘的残留率仅为8.05%。并且超量表达的单一菌和混合菌对芘均具有降解能力，几种不同微生物组合降解芘的处理，降解能力不同，分别为B+S+F处理>B+S处理>S处理>B处理。
这些结果显示，采用经济的高效的微生物修复来修复芘和砷污染的水和土壤是行之有效的。