【摘要】：砷是一種普遍存在的有毒元素,能被土壤膠體有效吸附,但鐵還原細(xì)菌對土壤膠體中含鐵礦物的還原作用會(huì)引起砷的釋放。水稻土作為一種典型的厭氧環(huán)境,鐵還原對水稻土砷遷移轉(zhuǎn)化的影響引起了越來越多的關(guān)注。目前,國內(nèi)外研究主要集中于鐵還原細(xì)菌的篩選、鐵還原細(xì)菌作用下鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化、鐵氧化物對砷的吸附等方面,對于高砷酸性礦山廢水影響下水稻土微生物群落變化,鐵還原細(xì)菌對膠體性質(zhì)變化和土壤膠體與砷的相互作用的影響,鐵還原細(xì)菌在不同pH條件下對砷、鐵釋放的影響研究相對較少�；诖�,本研究通過高通量測序技術(shù),研究水稻土中鐵還原細(xì)菌分布和高砷酸性礦山廢水灌溉的水稻土微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性變化;通過土壤膠體懸液恒溫厭氧培養(yǎng)試驗(yàn),研究鐵還原菌對土壤膠體性質(zhì)和砷吸附的影響;以載砷土壤膠體為研究對象,探究酸性和中性條件土著微生物和金屬還原地桿菌(Geobacter metallireducens,GS-15)作用下鐵和砷釋放的規(guī)律。研究得出如下結(jié)論:(1)污灌區(qū)土壤受酸性礦山廢水的影響,造成微生物多樣性指數(shù)顯著降低,OUT數(shù)與土壤pH呈顯著正相關(guān)關(guān)系,OUT、Chao1和ACE指數(shù)與土壤As含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;AMD影響下微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,嗜酸細(xì)菌和Fe、S代謝細(xì)菌在污灌區(qū)相對豐度較高;水稻土中共發(fā)現(xiàn)19種鐵還原菌屬,主要包括地桿菌屬、厭氧粘細(xì)菌、脫硫芽孢彎曲菌屬等。(2)厭氧培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明,鐵還原細(xì)菌GS-15和土著微生物均使土壤膠體粒徑變小、比表面積增大,鐵礦物含量下降;GS-15細(xì)菌作用下Zeta電位減小,土著微生物作用下膠體懸液Zeta電位增大;土壤膠體的表面形貌無明顯變化。(3)GS-15使膠體懸液pH先降低后升高,而土著微生物作用下pH明顯升高;GS-15和土著微生物均使土壤膠體懸液Eh顯著降低,鐵還原率顯著升高。GS-15和土著細(xì)菌作用下厭氧培養(yǎng)前期As的最大吸附量較對照試驗(yàn)降低,隨著培養(yǎng)時(shí)間增加,細(xì)菌作用下膠體對As的吸附能力增強(qiáng),至培養(yǎng)21天后各處理As吸附量無明顯差異。(4)初始pH=3的載砷土壤膠體懸液pH、Eh變化不大,各處理Fe(II)濃度無顯著差異;初始pH=7時(shí),隨培養(yǎng)時(shí)間的增加pH升高,Eh降低,土著微生物作用下Fe(II)濃度較對照升高了0.62~32.26 mg.L~(-1);GS-15作用下Fe(II)濃度至培養(yǎng)21天后較對照升高了2.57~23.21 mg.L~(-1)。(5)初始pH=3的載砷土壤膠體主要以As(V)形式快速釋放,而初始pH=7時(shí)主要以As(III)形式釋放。中性條件土著微生物作用下As釋放量較對照升高了0.01~2.04 mg.L~(-1);隨培養(yǎng)時(shí)間增加,GS-15作用下As釋放量也增加。中性條件下土壤膠體懸液中Fe(II)與總As存在顯著正相關(guān)性。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X53;X172
【圖文】：

技術(shù)路線

貴州大學(xué)碩士論文為了進(jìn)一步分析土壤 As 含量對微生物多樣性的影響，借鑒 Go biewski 等非線性回歸分析的方法(Huaidong et al., 2017 , Go biewski et al., 2014)，分析結(jié)果如圖 2-1 所示。As 與 Chao 1 和 ACE 均存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05) ，隨著土壤As 含量的升高，Chao 1 和 ACE 指數(shù)顯著降低。其中污灌區(qū)土壤 S3 物種多樣性較高，其原因可能是 S3 的有機(jī)質(zhì)含量、總氮、總磷含量較高，為微生物提供豐富的碳源和氮源，利于微生物的生長。其他研究也表明微生物群落的豐度、多樣性和均勻性受土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響，在土壤有機(jī)質(zhì)含量較高的黑土中微生物群落的豐度較高(焦曉光等, 2011)。

17圖 2-3 Shannon 指數(shù)稀釋曲線Fig. 2-3 Rarefaction curve of Shannon index.3 AMD 灌溉水稻土微生物群落結(jié)構(gòu)變化土壤樣品共檢測出 44 個(gè)門，77 個(gè)綱，103 個(gè)目，241 個(gè)科和 751 個(gè)屬高的多樣性。樣品在屬水平上的細(xì)菌群落組成如圖 2-4 所示。由于檢測菌屬的數(shù)目較多，圖中僅列出了相對豐度較高的菌屬，其余菌屬用 o。主要的菌屬包括：酸桿菌屬(Gp1,2.18%~12.73%)、Gp16(1.85%~5.57

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本文編號：2799502