本文關鍵詞：三種溴化咪唑類離子液體對土壤酶活性及微生物群落多樣性的影響

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【摘要】：離子液體被認為是化學性能優(yōu)良、環(huán)境友好的綠色溶劑,目前被應用于很多領域,具有良好的應用前景。然而,隨著其應用的增多,人們逐漸意識到離子液體并不是絕對的“綠色”,其進入到環(huán)境中也會對環(huán)境造成危害。研究不同離子液體對于不同介質的毒性,對于充實離子液體研究、完善離子液體結構-效應關系模型、指導工業(yè)生產中用毒性小的離子液體替代毒性大的離子液體,減輕其環(huán)境危害具有十分重要的現實意義。土壤是一種動態(tài)變化的復雜系統(tǒng),某些特定因素的變化會影響其質量。在土壤環(huán)境質量評價體系中,土壤酶和土壤微生物通常被作為指標來指示土壤的動態(tài)變化。土壤酶能夠催化多種反應和有機質代謝進程,能夠穩(wěn)定土壤結構,促進營養(yǎng)元素的循環(huán)、減輕污染物毒性,并為微生物和植物生命代謝提供能量。本研究選擇了三種不同碳鏈長度的典型溴化咪唑類離子液體[C_4mim]Br、[C_6mim]Br和[C_(10)mim]Br,其中[C_4mim]Br、[C_6mim]Br染毒濃度為0、1、10、100mg/kg,[C_(10)mim]Br染毒濃度為0、1、10、50mg/kg,以棕壤為試驗土壤,運用稀釋涂布平板法、分光光度法、末端限制性片段長度多態(tài)性(T-RFLP)分析及實時熒光定量PCR(RT-PCR)技術,研究了離子液體染毒10、20、30和40天后,土壤中細菌、真菌、放線菌等可培養(yǎng)微生物的數量,脲酶、磷酸酶、β-葡糖苷酶等土壤功能酶活性,微生物群落結構多樣性和土壤功能微生物氨氧化古菌(AOA)、氨氧化細菌(AOB)的群落數量變化。實驗主要研究結果如下:(1)三種離子液體對土壤中細菌、真菌、放線菌數量都產生了抑制作用,[C_4mim]Br對土壤可培養(yǎng)微生物的抑制作用較小;三種微生物相比較,真菌在實驗第10天時受到三種液體的毒性作用較為明顯,存在顯著的劑量-效應抑制作用,且土壤中真菌數量在實驗第40天時都恢復到了對照水平;[C_(10)mim]Br對土壤可培養(yǎng)微生物的影響最大,且細菌、放線菌數量在實驗第40天都沒有恢復到對照水平。(2)[C_4mim]Br在實驗第10天對土壤脲酶活性產生了顯著的激活作用,隨實驗進行脲酶活性逐漸恢復至對照水平,甚至受到抑制作用。[C_6mim]Br和[C_(10)mim]Br都對脲酶活性產生了抑制,且呈顯著的劑量-效應關系。三種離子液體對土壤酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶都產生了激活作用,隨著時間的延長和濃度的增大,[C_(10)mim]Br對土壤酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶的激活作用逐漸減弱,處理后40天,[C_(10)mim]Br處理的土壤中β-葡糖苷酶受到抑制,且與對照相比產生了顯著差異。(3)應用T-RFLP技術,分析了離子液體[C_4mim]Br、[C_6mim]Br和[C_(10)mim]Br處理后土壤的微生物群落結構譜圖,選取譜圖中面積變化最大片段長度依次為91/92、138、141、148、292和400 bp,其對應的均屬為Bacteroides(擬桿菌)、Bacillus(芽孢桿菌)、Nocardioides(類諾卡氏菌)、Eubacterium(真細菌)、Mycobacterium(分枝桿菌)和Rhizobium(根瘤菌)。[C_4mim]Br、[C_6mim]Br和[C_(10)mim]Br的暴露使土壤中Shannon指數和Simpson指數降低,且影響程度隨碳鏈長度的增加而顯著。(4)在本試驗所設周期和濃度范圍內,三種離子液體處理組的AOB-amo A基因拷貝數均顯著降低,在實驗第40天都沒有恢復至對照水平;在本試驗所設測試時間和濃度內,除[C_4mim]Br土壤1mg/kg處理組外,其余各濃度處理組AOA-amo A基因拷貝數與對照相比均產生了顯著差異。離子液體對土壤氨氧化微生物的基因表達產生了不可恢復的抑制作用。(5)根據所有指標的變化綜合分析,[C_4mim]Br、[C_6mim]Br、[C_(10)mim]Br具有不同的碳鏈長度,其對土壤的生態(tài)學效應也呈現差異,其毒性大小順序為[C_(10)mim]Br[C_6mim]Br[C_4mim]Br。本課題研究的所有指標中,對離子液體的暴露最敏感的是土壤中AOA的基因拷貝數。
【學位授予單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X171.5;X172

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