多溴联苯醚对土壤微生物活性及群落结构的影响

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多溴联苯醚(Polybrominated Diphenyl Ethers,PBDEs)是目前世界上广泛使用的阻燃剂之一,由于其具有疏水性的特点,使其容易吸附在土壤或沉积物的颗粒表面,从而造成对土壤或沉积物中的微生物不利影响。在本研究的第一部分中,在土壤中加入不同浓度的十溴联苯醚(Decabromodiphenyl Ether,BDE-209)甲苯溶液,检测各组的脲酶和过氧化氢酶活性,同时利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)和荧光原位杂交(FluorescenceIn Situ Hybridization,FISH)的方法检测各组的微生物群落结构的变化特点。45天后,发现溶解在甲苯中的BDE209能显著的抑制土壤脲酶活性,甚至在最低浓度组1 mg kg-1组中,脲酶活性都发生了显著的降低。低浓度的BDE209能促进土壤中过氧化氢酶活性,但高浓度的BDE209组中的过氧化氢酶活性在45天后却发生了显著的降低。同时发现,在各实验组的不同时间内的微生物群落结构发生了不同的变化,经过45天的培养后,100 mg kg-1 BDE209组中的α、β、γ变形菌数量发生了显著的降低。在1 mg kg-1浓度组中,BDE209对氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的促进作用明显,而在100 mg kg-1中则呈现明显的抑制作用。在整个45天的实验周期内,未发现BDE209有明显的降解,实验结果表明,甲苯助溶下的BDE209,尽管在土壤中的微生物的可利用性仍然不高,但依然能对微生物活性及群落结构产生不利影响。   PBDEs的低溴取代同系物4-4’二溴联苯醚(4-4’di-Brominated DiphenylEthersBDE15)与BDE209之间对土壤微生物作用的研究结果表明,100 mg kg-1的BDE209显著抑制脲酶活性,而在高浓度的BDE15却对脲酶活性则呈促进作用。从所有的BDE209组中的碱性磷酸酶活性变化情况来看,BDE209对碱性磷酸酶有显著的促进作用。而在180天内,BDE15对土壤碱性磷酸酶活性影响则呈先抑制后促进的特点。在所有的PBDEs浓度组中,土壤蔗糖酶活性呈显著降低的变化趋势,因此,BDE209和BDE15对土壤蔗糖酶活性抑制明显。DGGE和FISH结果表明,BDE15和BDE209对于土壤中微生物群落结构影响明显,其中在100 mg kg-1BDE209组中,α、β、γ变形菌数量发生了显著的降低。高浓度的BDE209对于氨氧化细菌和亚硝酸氧化菌的抑制作用明显,但这两种特征微生物却能被高浓度BDE15所促进。因此BDE209和BDE15能够对土壤的潜在硝化能力产生影响。在整个实验周期内未发现BDE209的降解,但是BDE15在最后两个月期间降低了40%以上,充分说明经过长时间的适应BDE15是可能被微生物降解的。我们的结果表明,PBDEs尽管在土壤中的生物可利用性不高,但是仍能够对土壤生态系统造成危害。
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