甘肃某冶炼厂区土壤重金属铅、镉污染特征及其对微生物群落结构的影响

长期受到重金属铅(Pb)和镉(Cd)污染的土壤生态危害指数较高,土壤微生物群落结构容易受到重金属的影响,重金属对土壤微生物的毒性与重金属的生物利用度直接相关。以白银市重金属污染土壤为样本,分析了土壤的理化性质、重金属Pb和Cd的污染状况及土壤微生物群落结构,探究它们之间的关联性。样本采自距离污染中心由近及远的4个位置(分别命名为S1、S2、S3和S4)。采用Hakanson指数法来评估该地重金属生态风险;选用改进的BCR顺序提取法分析Pb与Cd的组分分布情况;利用SPSS和Canoco 4.5对土壤性质、重金属和细菌群落进行相关性分析和冗余分析,探究微生物群落结构与土壤性质和重金属污染之间的相关性。结果表明:白银市该处重金属污染场地3 km以内的土壤均受到严重的Pb、Cd污染。Pb主要以弱酸可提取态和可还原态的形式存在于土壤中,Cd则以弱酸可提取态为主;土壤重金属的危害生态指数均已经达到极高污染风险程度,且危害程度S1>S3>S2>S4;微生物丰度和多样性可能受到土壤性质及重金属的共同影响,与Pb、Cd的污染程度大致呈负相关(S2<S1<S3<S4),且受到生物有效态Pb的影响较大。少数细菌与MC、TK和TP存在一定的关联。在所有采样点中发现Proteobacteria,Actinobacteria,Bacteroidetes和Firmicutes门的相对丰度较大;Sphingomonas,Gemmatimonas,Ohtaekwangia和Rubrobacter属丰度较高且分布广泛,它们可能含有丰富的重金属抗性基因,对重金属具有较高的耐受性,推测可能是该地区Pb、Cd污染土壤的优势菌。该研究可以帮助理解重金属对微生物多样性和丰度的影响,为土壤微生物修复重金属提供更多有效信息,也可为寻找重金属转化菌和耐受菌提供重要参考依据。