本文關鍵詞：包氣帶中洛克沙胂降解的微生物作用機理研究　出處：《中國地質科學院》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：洛克沙胂(3-硝基-4-羥基苯胂酸)被廣泛用作禽畜飼料添加劑,但在禽畜體內(nèi)吸收很少,絕大部分以原體形式隨糞便排出。當洛克沙胂進入環(huán)境后,在生物和非生物的作用下,轉化為毒性較高的無機砷化合物,從而污染土壤、地表水和地下水,對人類和生態(tài)的潛在威脅不容忽視,因此洛克沙胂的環(huán)境行為已成為研究熱點。然而包氣帶作為影響洛克沙胂進入地下水的關鍵地帶,其復雜的環(huán)境條件如何影響洛克沙胂的降解及其微生物作用機理尚不清楚。本文選取魯北平原某養(yǎng)雞場及其周邊區(qū)域作為研究區(qū),通過對露天堆積雞糞周邊的包氣帶和地下水中砷化合物的檢測,發(fā)現(xiàn)洛克沙胂的使用導致周邊包氣帶土壤及地下水中砷化合物含量明顯異常,在土壤表層含量最高,濃度隨深度增加而下降,并在黏土層聚積�？梢酝茰y雞糞中的砷化合物隨著降雨地表徑流污染周邊土壤,并隨著降雨入滲進入地下水。通過室內(nèi)模擬不同環(huán)境條件下洛克沙胂的降解行為,掌握了復雜包氣帶環(huán)境條件對洛克沙胂降解的影響。洛克沙胂濃度(0mg/kg、50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg)、含水率(10%~40%)、溫度(15℃～37℃)和有機質含量(低、正常、高)均對洛克沙胂的降解產(chǎn)生巨大影響,并與降解速率呈顯著正相關關系,對洛克沙胂降解的影響程度為含水率溫度有機質含量洛克沙胂濃度。洛克沙胂的添加顯著改變微生物群落結構,并抑制部分微生物種群的生長。首次證明了不同包氣帶環(huán)境下參與洛克沙胂降解的微生物群落各不相同,是造成不同環(huán)境條件下洛克沙胂降解速率各異的關鍵。與洛克沙胂或其代謝產(chǎn)物密切相關的微生物種群的門水平主要包括Firmicutess和Proteobacteria門,屬水平包括Bacillus、Pseudomonas等,這些抗砷菌、砷氧化菌、砷還原菌、有機胂降解菌以及電化學活躍的菌群共同構成了洛克沙胂降解的微生態(tài)環(huán)境。其中首次發(fā)現(xiàn)了Symbiobacterium屬能夠指示洛克沙胂降解產(chǎn)物砷化合物的含量高低。通過比較生物作用和非生物作用下洛克沙胂的降解及微生物群落響應可知,微生物作用和厭氧條件對洛克沙胂降解貢獻率較大,光照作用的貢獻率較小。厭氧微生物對洛克沙胂降解具有巨大潛力,洛克沙胂濃度越高,降解越快,400 mg/kg的洛克沙胂在44 h即降解完全,洛克沙胂與微生物之間相互作用,洛克沙胂的添加促進微生物的生長,微生物反過來降解洛克沙胂。研究區(qū)雞糞堆積包氣帶和背景包氣帶剖面的表層菌群差異最大,由于雞糞堆積包氣帶表層直接接觸雞糞,土壤砷含量最多,導致土壤表層的優(yōu)勢菌群均與砷顯著相關。通過本次包氣帶中洛克沙胂降解的微生物作用機理研究,有助于評估禽畜廢棄物不同處置方法的利弊,指導洛克沙胂引起砷污染的防控措施,提高人們對禽畜廢棄物的規(guī)范處置意識。
【學位授予單位】：中國地質科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X172;X592

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