【摘要】：本研究的重點是石門鎮(zhèn)微生物群落的功能和分子特征。我們首次充分探索了砷酸鹽呼吸減少,亞砷酸鹽氧化活性,石門鎮(zhèn)微生物功能基因多樣性,以及微生物活動/多樣性與環(huán)境因素的相關(guān)性。本研究的結(jié)果有助于我們更好地了解石門砷氧化細菌的多樣性和砷嚴重污染土壤中砷的地球化學循環(huán)。我們研究了微生物群落的作用,以及它們在有氧和厭氧條件下將砷從砷嚴重污染的土壤中溶解與釋放的能力。我們的研究基于微生物學和分子生物學的觀點,系統(tǒng)地分析了砷嚴重污染土壤中砷氧化還原所涉及的功能基因以及微生物的多樣性和功能。根據(jù)我們的具體目標,檢測分析樣品地球化學特征,然后提取環(huán)境基因組DNA,使用microcosm實驗來評估砷嚴重污染土壤中微生物群落的亞砷酸鹽氧化、砷呼吸性還原能力。為了清楚地了解參與亞砷酸鹽氧化和砷呼吸性還原的微生物的分子基礎,我們從每個樣品的總基因組DNA中檢測分析到aioA和arrA基因的多樣性。為了確定土著微生物在當?shù)厣閲乐匚廴就寥佬纬芍凶饔?使用microcosm技術(shù)說明在有氧和厭氧條件下,土著微生物在能夠促進砷從高砷土壤釋放到水相中。在石門砷嚴重污染土壤區(qū)域,我們選取了 24個采樣點進行采樣。樣品的微生物群落組成包含54個細菌門類,具有很高的微生物多樣性,而且不同樣品間的微生物差異顯著。其中最豐富的門是Proteobacteria(3 0.63%),Chloroflexi(17.5 9%),Acidobacteria(13.60%),NItrospirae(5.36%)。一些關(guān)鍵的環(huán)境因素,如硫酸鹽、pH、TOC和總As對群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。微生物群落的亞砷酸鹽氧化功能表明,來自21和2Ⅲ樣品的微生物群落利用有機碳源在24小時內(nèi)將As(Ⅲ)完全氧化成As(Ⅴ),而利用無機碳源需要48h將As(Ⅲ)完全氧化表現(xiàn)了強烈的亞砷酸鹽氧化活性。有氧條件下微生物群落介導的砷釋放試驗表明,樣品S7,S9,S11,S15,S13,在孵育16天后可溶性砷濃度達到最大,分別是2.499107 mM,3.335108 mM,3.00413 mM,2.61786 mM,and 3.08129 mM,這表明微生物顯著促進砷從砷嚴重污染土壤中溶解、轉(zhuǎn)化、釋放到水相中。微生物群落的砷呼吸性還原功能分析表明,在厭氧條件下,樣品中微生物群落能夠利用乳酸鹽,甲酸鹽,丙酮酸鹽或乙酸鹽等等作為電子供體,將As(Ⅴ)呼吸性還原為As(Ⅲ)。厭氧砷釋放試驗表明,這些微生物群落非常有效地催化了砷嚴重污染土壤中砷向水相的遷移和釋放。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X53;X172

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