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土壤是人类得以生存和发展的重要环境资源之一，然而土壤污染，尤其是多环芳烃(PAHs)等有机污染日益严重，严重威胁了人类的生存和发展。PAHs很容易被土壤吸附，具有“三致”效应，受到了国内外学者广泛的关注。本课题组前期对煤矿区农田土壤的调查发现，89％的土壤具有PAHs污染的生态风险，因而农田土壤PAHs污染的问题不容小觑。本研究以PAHs污染的河北省某典型煤矿区周边农田土壤为对象。前期从煤矸石中筛选出了3环PAHs的高效降解菌株M1（芽孢杆菌属），通过固定化微生物技术制备以玉米、番茄秸秆为吸附载体，海藻酸钠和聚乙烯醇为包埋载体，硼酸和氯化钙为交联剂的固定化M1菌剂。采用土培试验研究游离菌M1和固定化M1对煤矿区农田土壤3环PAHs的修复效果。主要研究结果如下: 1.通过游离菌M1土培试验，研究了游离菌M1对煤矿区3环PAHs污染土壤的修复效果。结果表明，3环PAHs总量及单体的去除率均随接茵量增加呈现出先升后降的规律，在接菌量10％时，去除率达到最大值，其中总量达20.60％，单体中以菲(Phe)最高，为21.35％。 2.通过海藻酸钠、聚乙烯醇、秸秆、芽孢杆菌M1四个因素的三个水平进行正交试验，优化了固定化M1微球的制备条件。从成球性、机械性能、传质性和膨胀系数四个方面明确了海藻酸钠含量0.5％、聚乙烯醇含量10％、秸秆含量1％和接菌量10％组合为其优化材料配比。 3.通过固定化M1土培试验，研究了固定化M1对煤矿区3环PAHs污染土壤的修复效果。结果表明，3环PAHs总量及单体的去除率基本上随玉米秸秆固定化M1接菌量增加而降低，3环PAHs总量的去除率在接菌量1％时达到最大值(67.64％)。单体以Ace和Flu的去除效果较好，其中，Ace在接菌量10％时最高(95.57％)，Flu接菌量在1％时最高(95.78％)。3环PAHs总量及单体的去除率随番茄秸秆固定化M1接菌量增加呈现出了不同的变化规律。3环PAHs总量的去除率随接菌量的增加而降低，以接菌量1％时最高(66.21％)。单体也以Ace和Flu的去除效果较好，均在接菌量20％时最高（95.61％和95.25％）。如果利用固定化M1微球对煤矿区土壤3环PAHs总量及单体进行修复，推荐采用玉米秸秆固定化M1微球或者番茄秸秆固定化M1微球添加量1％为适宜用量。 不添加M1的微球基质对照对PAHs的去除也有一定的作用。3环PAHs总量及单体的去除率随玉米微球基质添加量的增加均呈现出先升后降的规律，其去除率以10％添加量处理为最高(54.92％)。随番茄微球基质添加量的增加均呈现出先降低后增加的规律，其去除效果以20％添加量处理为最高(60.48％)。 对比两种秸秆微球基质的去除效果可知，同一添加量处理下番茄秸秆微球基质对3环PAHs总量的去除效果优于玉米秸秆微球基质，但单体去除效果差异性较大。对比两种秸秆固定化M1的去除效果可知，同一接菌量下，扣除微球基质对照的影响后，玉米秸秆固定化M1微球对3环PAHs总量及单体的去除率基本上高于番茄秸秆固定化M1微球，其中，接菌量10％时，扣除微球基质对照的影响后，番茄秸秆固定化M1微球对Phe和Anth的去除率高于玉米秸秆固定化M1微球。 固定化M1与游离菌M1相比，对3环PAHs总量及单体的去除率均显著提高，其中总量去除率提高范围为68.77％～88.02％，单体以Flu提高最为明显，其范围为86.27％～100.15％。 4.通过宏基因组微生物分类测序方法对不同处理土壤样本进行DNA提取、区域选择性扩增、建库、测序等，研究了不同处理下土壤微生物群落丰富度和多样性。结果表明，门、纲、目、科、属、种的OTU数目在两种秸秆不同处理间的大小顺序均为固定化M1＞秸秆微球基质＞游离菌M1＞CK。从Venn图来看，固定化M1处理和游离菌M1特有的OTU数目均远高于CK。无论接种游离菌M1还是固定化M1，Chao、Shannon指数均高于对照CK，表明添加M1确实能够使土壤群落丰富度和多样性增高;从主成分分析看，载体材料及M1均对土壤菌群组成有一定的影响。 5.土壤酶活性结果表明，接种游离菌M1后，土壤中多酚氧化酶活性在接菌量10％时最高，纤维素酶活性在接菌量10％时最低。接种固定化M1微球后，土壤过氧化氢酶活性均高于秸秆微球基质对照。接种固定化M1与游离菌M1相比，土壤过氧化氢酶活性增加，多酚氧化酶活性变化不显著，过氧化物酶和纤维素酶活性均降低。土壤多酚氧化酶活性随游离菌M1和固定化M1接菌量的增加均先升后降，在接菌量10％达到最大值。