氯代烃污染深层土壤细菌群落结构及组装机制

为研究氯代烃污染土壤中细菌群落结构特征和组装机制,在某氯代烃污染场地不同污染区域采集2~10m范围内非饱和带土壤,基于高通量测序技术分析了细菌群落结构,揭示了群落结构变化的主要驱动因子、环境影响因子及组装机制.结果表明:轻污染区细菌群落结构变化的主要驱动因子是土壤类型,β多样性主要受物种替换影响,贡献度为53.9%,群落组成与水溶性硫酸盐(R=0.61,P=0.0002)和总有机碳含量(R=0.42,P=0.0005)显著相关;重污染区细菌群落结构变化的主要驱动因子是污染程度,β多样性主要受丰富度差异影响,贡献度为52.9%,群落组成与三氯乙烯(R=0.17,P=0.0425)、三氯甲烷(R=0.22,P=0.0375)、水溶性硫酸盐(R=0.36,P=0.0074)、总有机碳(R=0.29,P=0.0168)、全氮(R=0.20,P=0.0130)含量显著相关.氯代烃胁迫降低了大多数物种的生态位宽度和生态位重叠指数,但适应性物种除外,最终导致变形菌门(Proteobacteria)的丰度增加,放线菌门(Actinobacteriota)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi)丰度出现降低.在污染物浓度较低时,菌群组装以随机性过程为主,贡献度为65.6%,污染物较高时,随机性过程下降为27.7%,组装由确定性过程主导.

典型加油站土壤中微生物丰度及群落多样性

包气带是泄漏油品进入地下水的通道,存在多种类型的微生物。研究油品泄漏场地包气带土壤中微生物丰度及群落多样性特征,可为加油站场地土壤和地下水的微生物修复提供理论依据。该研究基于土壤DNA提取,16S rDNA实时定量PCR(polymerase chain reaction)和克隆文库的构建,分析了加油站土壤中微生物丰度及群落结构特征。实时定量PCR结果表明,表层土壤微生物丰度高于深层土壤约2个数量级,未污染深层土壤中微生物丰度高于污染的深层土壤约2个数量级。RDP(ribosomal database project)分析结果表明,加油站场地表层土壤微生物种类较丰富,而深层土壤微生物组成较单一,且污染的深层土壤细菌群落多样性明显低于对照场地深层土壤。研究也发现,与汽油降解相关的微生物菌群Beta-proteobacteria是深层污染土壤的主导微生物。

化学氧化后深层土壤中多环芳烃的缺氧微生物降解

土壤中多环芳烃(PAHs)的化学氧化与微生物联合降解备受关注,但已有的研究主要集中在化学氧化与好氧微生物联用方面,与缺氧微生物联用研究较少。通过对过氧化氢氧化后的土壤进行接种和缺氧培养,考察化学氧化后深层土壤中PAHs缺氧微生物降解的可行性。结果表明:过氧化氢氧化后,16种PAHs降解了33.3%~95.9%,但土壤中细菌数量也明显减少,细菌数量的基因拷贝数减少了3.5个数量级;缺氧培养180 d后,添加营养盐可使微生物数量明显恢复,在同时添加营养盐和电子受体(硫酸盐)时微生物数量恢复程度更高;单独添加营养盐或电子受体不能明显促进PAHs降解,同时添加营养盐和电子受体能够促进PAHs降解,且同时添加营养盐和电子受体时,接种土壤中3环和部分4环PAHs(荧蒽和芘)的降解率显著高于未接种土壤。总体上,缺氧微生物降解可使PAHs去除率在化学氧化的基础上提高15%左右。

焦化厂PAHs污染土壤中微生物群落多样性特征

土壤中微生物在多环芳烃(PAHs)的降解过程中起着重要作用。以华北某焦化厂土壤为研究对象,在5个采样点(每个点分6层)采集30个土壤样品,分析土壤环境因子(理化性质和PAHs浓度)、微生物丰度及群落结构,探讨土壤中微生物组成与环境因子间的关系。结果表明:土壤中细菌丰度为5.33~8.89,与土壤深度呈显著负相关(P<0.01),与土壤PAHs、有机碳、全氮浓度呈正相关(P<0.05);土壤中优势细菌类群(门)为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度占比最高达90%,其次是绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和酸杆菌门(Acidobacteria),其占门水平分类细菌数量的64%~97%;细菌类群与环境因子冗余分析表明,焦化厂土壤中细菌群落结构特征是PAHs污染和环境因子共同作用的结果,其中土壤pH与速效钾、PAHs、全氮浓度对土壤细菌群落组成影响明显,PAHs潜在降解菌Proteobacteria丰度与PAHs、全氮、有效磷、速效钾、有机碳浓度呈正相关。

硫酸盐对老化土壤中多环芳烃厌氧降解的影响

该研究以多环芳烃(PAHs)污染场地老化土壤为研究对象,通过向土壤中添加电子受体(硫酸盐),开展土壤中PAHs厌氧微生物降解规律研究。研究发现添加硫酸盐电子受体的处理(STS400和STS2000)土壤中2～4环PAHs均发生明显降解,且加入的硫酸盐量越多,PAHs的降解率越高。土壤中2～3环PAHs的降解速率在最初90 d内较高,随着时间推移逐渐放缓,4环PAHs降解较2～3环PAHs相对滞后,5～6环PAHs降解速率最慢。实时定量PCR结果表明,对照处理中微生物数量没有明显变化,添加低浓度硫酸盐处理微生物数量略有增加(0.067个数量级),添加高浓度硫酸盐的处理微生物数量有明显增加(0.724个数量级)。此外发现随着PAHs的分子量和Koc的增加PAHs的降解率降低,但随着PAHs的水溶性增加,其降解效率升高。研究结果为PAHs污染土壤的修复提供了一种选择。

多环芳烃污染土壤真菌群落组成及驱动因子

研究多环芳烃(PAHs)污染土壤中真菌群落结构及其驱动因子,可为PAHs污染土壤微生物修复技术研发提供技术支持。该文通过对华北某焦化厂5个点位(每个点位取6个深度)土壤样品中环境因子(PAHs含量、理化性质)和真菌群落结构进行了定量分析,研究了PAHs污染土壤中真菌群落结构与环境因子之间的关系。结果表明:(1)焦化厂土壤样品中微生物的主要真菌类群(属)为葡萄球菌属(Subulicystidium)、柄孢壳菌(Podospora)、土赤壳属(Ilyonectria)、介球菌属(Plectosphaerella),其和占真菌总量的20.22%~48.95%;(2)PAHs污染程度对真菌群落α多样性指数无显著影响(p>0.05),但对真菌群落(属)有显著影响(p<0.05);(3)冗余分析结果表明总有机碳和TPAHs是该区域真菌群落结构变化的主要驱动因子(p<0.05)。

MIP系统在某挥发性氯代烃污染地块调查中的应用

针对我国挥发性有机污染地块调查评估中存在的采样缺失、成本高及周期长等问题,选择华北地区某挥发性氯代烃污染地块为研究对象,采用现行调查方法与基于膜界面探针(MIP)系统快速调查技术联合使用的方式,现场完成场地钻探调查点位4个(土壤样品36个),MIP系统调查点位11个(验证点位4个),以研究MIP验证点位检测电信号值与其对应场地钻探点位的地层信息、实验室检测数据之间的相关性,以及使用MIP电信号值模拟地块地层和污染空间的分布特征。结果表明,MIP系统检测的土壤电导率电信号值(EC)能够更为详尽地表征地块的地层结构信息;在地块范围内的同一种土质中,MIP系统的专用卤素检测器电信号值(XSD)与实验室检测数据拟合度相对较高(R^(2)>0.99);MIP系统快速调查技术与现行调查方法联合使用能够快速且高效表征调查地块内VCHs的污染空间分布特征。本研究结果可为MIP系统快速调查技术在挥发性有机污染地块调查评估中的应用提供参考。