基于环境DNA的复合污染土壤生物评价和胁迫诊断

健康的生物群落组成及多样性是土壤生态系统提供良好功能与服务的基础,当前土壤污染治理技术的瓶颈问题是缺乏系统全面的生物多样性指标.因此,对工业园区复合污染土壤进行调研,并采用环境DNA技术监测分析污染土壤中生物群落组成,构建环境DNA-物种敏感性分布法(eDNA-SSD),诊断出受污染土壤的关键胁迫因子及其生态阈值.结果表明:(1)复合污染对园区土壤生物α多样性不造成显著影响,但导致生物群落组成及高相对丰度种发生变化.污染土壤中的优势类群为变形菌门(25.54%)、子囊菌门(15.65%)、放线菌门(8.75%)和绿弯菌门(7.64%)等.(2)环境因子对土壤生物分布差异的解释率为51.27%,苯胺、硫酸盐、石油烃和铅是土壤生物群落的关键胁迫因子.其中,苯胺对细菌(P=0.030),硫酸盐对真菌(P=0.025)和后生动物(P=0.032)的群落分布产生最显著影响.(3)以95%物种为保护目标计算污染物生态风险阈值(hazardous concentration for 5%of species,HC5),结果显示呈硫酸盐(470.00 mg·kg^(-1))、石油烃(17.00 mg·kg^(-1))、铅(13.00 mg·kg^(-1))、砷(6.20 mg·kg^(-1))、4-氯苯胺(0.16 mg·kg^(-1))和苯胺(0.11 mg·kg^(-1))的梯度递减趋势.综合污染指数显示园区土壤污染为大部分轻度污染伴随个别点位重度污染的状况.基于eDNA-SSD的生物评价方法可以在缺乏污染物基准值的情况下实现复合污染综合评价,同时更好区分不同污染程度下土壤生物群落结构及组成差异(P=0.053).研究开发的环境DNA土壤生物监测与评估方法对土壤生态系统恢复评估具有指导意义和应用价值.