论文部分内容阅读
多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一类典型的持久性有机污染物,因其具有良好的化学稳定性、阻燃性、绝缘性以及优良的导热性能,曾一度被世界各国广泛使用。由于PCBs具有持久性、高毒性、难降解特性,PCBs仍然大量存在于环境中,且土壤是其主要的汇,因此PCBs污染土壤修复成为环境修复领域的重要研究内容之一。多氯联苯污染土壤生物修复研究较多,大多集中于降解菌的筛选、菌种的降解途径、小规模修复效应等研究。PCBs是一类疏水性较强的有机污染物,土壤腐殖质能显著影响PCBs在土壤中的赋存状态和生物可利用性,而目前对于污染土壤修复过程中土壤组分,尤其是土壤腐殖质等有机胶体对微生物、有机污染物的影响和修复效应的研究较少。因此,研究土壤腐殖质的重要组分胡敏酸对PCBs污染土壤生物修复的影响及其机理具有重要的科学意义和实践价值。本论文采用平衡吸附、溶液降解、土壤微宇宙培养的方法,研究了3种胡敏酸对3,3,4,4-四氯联苯(PCB77)的吸附和微生物降解的影响及其机理,并研究了PCBs实际污染土壤中添加胡敏酸和接种外源降解菌的生物修复效应。以期探明胡敏酸对PCBs吸附特性、微生物降解效率的影响及其机理,揭示胡敏酸介导微生物降解PCBs的影响机制。其主要研究结果如下: (1)三种不同胡敏酸(SHA、YHA和AHA)对PCB77的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich模型。胡敏酸对PCB77的吸附量与胡敏酸的不饱和碳含量呈正相关关系。同时,胡敏酸微观结构也是影响其对PCB77吸附量的重要因素,胡敏酸的表面越粗糙、比表面积越大其吸附量也越高。胡敏酸对PCB77的吸附量不随溶液中离子强度的增加而发生显著改变,表明PCB77和胡敏酸之间不存在氢键和静电力相互作用。傅里叶红外光谱和13C核磁共振的结果表明π-π共轭和疏水性分配作用是PCB77与胡敏酸之间的主要吸附机制,这也进一步证明了PCB77与胡敏酸相互作用位点主要在芳香碳、羰基碳、羧基碳等不饱和碳区域。 (2)在无机盐体系中,贪铜菌(Cupriavidus sp.)菌株YNS-85能够以PCB77为唯一碳源和能源进行生长和繁殖。在PCB77初始浓度为750μg/kg的条件下,18天后菌株YNS-85对PCB77的降解率为26%。三种不同胡敏酸均能显著促进菌株YNS-85的生长,PCB77的降解率在SHA、YHA和AHA存在时分别提高到48.7%、55.7%和56.7%。在降解体系中加入胡敏酸对菌株YNS-85的bphC基因的表达有显著的上调作用,而对bphA基因的表达无显著促进作用。 (3)以实际PCBs污染土壤进行微宇宙培养实验,添加胡敏酸的处理组,培养到14天时21种PCBs总降解率与不添加胡敏酸的对照处理相比无明显差异,培养56天后土壤中PCBs含量相比对照处理有显著降低。仅接种菌株YNS-85处理可显著加速污染土壤中PCBs的降解,培养56天后土壤PCBs降解率为75.1%,相比不接菌处理提高了36.5%。添加不同浓度的胡敏酸同时接种菌株YNS-85的处理中,对PCBs去除的促进作用低于接菌对照组,即接种菌株YNS-85且不添加胡敏酸的处理土壤中PCBs消减效率最高。接种菌株YNS-85初期对土壤微生物群落、丰度有显著的影响,但是这种影响在外源菌株进入土壤后于土著微生物相互之间的拮抗作用下趋于稳定,最终恢复到不添加微生物处理组相同的水平。