不同有机固体废弃物堆肥对老化土中PAHs降解作用研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:softzheng1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)是一类稠环化合物,其在大气、水体、土壤等不同环境介质中均有分布,最为突出的是对土壤的污染。有机废弃物堆肥作为一种生物修复手段,其无害化、资源化利用废弃物的同时,可有效降解PAHs。本研究建立不同固体废弃物联合老化土堆肥,测定堆肥过程中相应理化指标、酶活以及PAHs含量,利用荧光定量PCR手段对功能基因进行定量分析,利用高通量测序分析堆肥过程中细菌群落结构动态变化,通过细菌与指标间相关性的分析探究不同固体废弃物堆肥过程对老化土PAHs的降解作用。
  开展牛粪(CM)、鸡粪(FM)、园林废弃物(G)、秸秆(S)联合植被老化土(VS)与裸地老化土(BS)堆肥模拟实验。不同固体废弃物联合老化土堆肥过程中,各指标随堆肥进行发生变化。堆肥前期,CO2累积释放量显著上升,堆肥后期逐渐趋于平稳,S和G处理组有机物矿化程度显著高于CM和FM处理组。堆肥过程中有机质含量呈下降趋势,各处理组中有机质下降幅度为13.71%~45.21%,G处理组有机质降解量显著高于其他处理组。堆肥0~13d有机质含量下降较快。各处理组pH整体上呈现先上升后降低的趋势,与铵态氮和有机酸的转化有关。可溶性糖和可溶性氨基酸含量在堆肥过程中呈波动性下降,其与微生物的代谢活性有关。综上,VS和BS土壤性质对堆肥过程中的各理化指标存在扰动,但对堆肥有机组分转化未产生显著性影响。
  通过GC-MS对堆肥过程PAHs的含量进行测定,堆肥结束时各处理组中PAHs由581.12~1540.10g/kg(中重度污染水平)降至242.57~496.49g/kg(轻度污染水平),有效降低了PAHs的危害。随着PAHs的降解,多酚氧化酶活性下降,而脱氢酶和漆酶均保持较高活性,说明土壤环境生态得到恢复。脲酶整体呈现先下降后上升趋势,其与物质转化和微生物代谢有关。不同固体废弃物堆肥对PAHs降解效率有影响,整体而言,G处理组和CM处理组PAHs降解效果好于S处理组和FM处理组,各处理组中低环(2~3环)与高环(4~6环)PAHs降解率分别为60.48%~77.51%,35.49%~58.87%,低环PAHs降解率显著高于高环PAHs。
  研究通过高通量测序对堆肥过程细菌群落结构进行分析,利用实时荧光定量PCR对16SrRNA,PAH-RHD,NahAc和Phe进行定量分析,结合相关性分析堆肥过程中细菌群落演替对PAHs降解的影响。堆肥细菌群落主要来源于23个不同的菌门,不同固体废弃物堆肥细菌群落组成差异较大,同一固体废弃物堆肥处理组中不同堆肥时期的细菌群落演替较为剧烈,其中变形菌门、放线菌门和厚壁菌门是所有处理组中均存在的优势菌门,FM处理组菌门种类最为单一,且与其他处理组群落结构差异较大。变形菌门与厚壁菌门仅在FM处理组中呈现上升趋势,在其他处理中均呈现下降趋势。除PAH-RHD基因整体上呈现波动性下降趋势外,16SrRNA,NahAc和Phe基因拷贝数呈波动性变化,整体上先上升后降低,主要与细菌丰度有关。CM处理组和G处理组中菌间关系以及与各指标间关系较为密切,对环境具有更好地适应能力和抗胁迫能力,微生物协同作用是该堆肥体系中物质能量转化的关键,这可能是CM处理组和G处理组中PAHs降解较好的原因。
  综上所述,堆肥过程显著降低了PAHs的含量,不同固体废弃物堆肥结束时,PAHs含量均降至轻度污染水平,有效修复了PAHs污染老化土,极大地降低了PAHs的危害。堆肥过程对物质转化以及酶活性整体变化趋势影响较大,主要由于堆肥过程中细菌群落结构的变化,功能基因拷贝数主要与细菌丰度变化以及环境胁迫相关,菌间关系以及细菌与各指标间相关性越密切,堆肥物质转化以及PAHs降解效果越好。该研究结果为固体废弃物的无害化处理以及PAHs污染土壤的修复提供了理论依据。
其他文献
学位
水稻(Oryza sativa L.)是一种主要的粮食作物,全世界大部分的人都以水稻为主食,因此,水稻的产量直接对世界性的粮食安全起着至关重要的作用。水稻产量的95%归功于叶片的光合作用,所以叶片的发育情况将会严重影响水稻产量和品质,而叶片发育情况最直观的表现就是叶色。不仅如此,水稻的产量和株型会受到株高这一重要农艺性状的直接影响。水稻抽穗期也是影响水稻产量的重要的农艺性状之一,受感光性、感温性和
学位
以苏打盐碱为主的土壤盐碱化严重影响作物的生长和发育,是制约农作物品质和产量的重要环境因素。盐碱土壤在Na+引发离子毒害与渗透胁迫基础上,增加了由HCO_3-和CO_32-导致的高p H伤害,能使土壤中的金属离子沉淀,影响植物对离子的有效吸收利用。同时,高p H胁迫能抑制植物根的正常生长。因此,挖掘作物耐苏打盐碱功能显著基因,解析其分子机制,对作物如何响应及调控苏打盐碱胁迫的分子机制的解析具有重要的
学位
具壳缝类硅藻包括双売缝目(Biraphidinales)、单売缝目(Monoraphidales)、拟売缝目(Raphidionales)、管売缝目(Aulonoraphidinales)硅藻,在淡水硅藻中占有很大比例。硅藻常常通过形态特征来划定分类界限,随着研究技术的进步与革新,形态学鉴定和生物信息学技术相结合的手段成为硅藻研究的必要手段,研究结果不仅可以丰富硅藻的生物多样性,也可以为基于单系统
学位
浮游植物是水生生态系统中的重要生产者,其群落组成格局与水生生态系统的物理及化学变化关系密切,因此常被用于指示沿岸潮间带、河流、湿地及湖库水体环境特征及群落演替模型预测。本研究分别于2019年的春、夏、秋三季和2020年的秋季对大庆龙凤湿地24个采样点进行浮游植物标本的采集与处理,并对各采样点水体理化指标进行测定。将大庆龙凤湿地的24个采样点划分为五个区域,包括入水口区域、上游湖泊湿地区域、湿地保护
学位
盐旱等逆境组成的复合胁迫严重影响着植物的生长发育,但植物对复合胁迫的应答机制知之甚少。AtSIS编码固有无序蛋白,响应多种单一逆境胁迫,主要定位于保卫细胞中。本论文对拟南芥野生型、AtSIS过表达体与AtSIS缺失突变体进行苗期NaCl、甘露醇及其双重胁迫,观测胁迫表型、生长指标与生理指标,分析AtSIS在拟南芥对盐旱及其双重胁迫生理响应中的作用;进行盐旱及其双重胁迫、CaCl_2、ABA和H_2
学位
应激性免疫抑制是家禽生产面临的严重问题之一,常常导致疫苗免疫效果不良或免疫失败等问题,对雏鸡危害尤为明显。miRNA在免疫调控中发挥着重要作用,可以直接或间接地影响免疫相关基因表达活性,参与免疫功能调控。然而,循环miRNA在家禽应激性免疫抑制过程中的分子调控机制仍不明晰。本研究以鸡为模式生物,在正常机体和地塞米松(Dex)诱导的应激性免疫抑制条件下分别进行禽流感病毒(AIV)疫苗免疫雏鸡,在免疫
学位

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是多年生豆科牧草,枝繁叶茂,产量高,适口性好,富含蛋白质、维生素和多种矿物质。在我国,紫花苜蓿被广泛种植,特别是在北方地区,低温是限制其生长、生存和生产力的主要因素,冬季异常的气温变化和随后的冷春事件也造成了大规模的经济损失。然而,紫花苜蓿对低温胁迫响应的分子机制在很大程度上尚不清楚。因此,了解紫花苜蓿低温胁迫过程的基因调控机制对提高紫花苜蓿的耐寒性
学位
地下水是我国重要的供水水源,因天然背景偏高、农田径流等原因,以及各类污染物在地下水中大量富集,致使地下水水质难以达标,限制了地下水资源的充分利用。本研究基于调研北京市东南发展区地下水受新型污染物抗生素的污染情况,选定磺胺二甲嘧啶(SMZ)为首要管控物质,采用传统微生物培养技术从地下水中分离、筛选得到一株SMZ降解菌,通过正交实验和高效液相色谱法(HPLC)对菌株降解性能进行优化,采用液相色谱/质谱
学位
主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)作为一类与免疫应答密切相关的基因群,主要参与抗原的呈递作用。其中MHCI类基因α链的抗原结合部位,是变异最大的区域,与疾病的抗性密切相关。近些年来,由于自然环境变化和其他人为因素,两栖类动物的种群数量呈逐年下降趋势,甚至某些物种的数量已经处于濒临灭绝的边缘,微生物感染是其中的重要原因之一。研究MHC基因
学位