沈抚灌区污染土壤多环芳烃解菌的分离鉴定及降解特性研究

• 作 者: 苏振成
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 土壤污染 多环芳烃 降解菌

本文采用传统微生物学与PCR-DGGE、荧光定量PCR、基因测序等多种微生物分子生态学技术相结合的手段，对沈抚灌区污染土壤和底泥中多环芳烃(PAHs)降解菌进行分离及降解特性研究，对灌区污染土壤和底泥的主要降解菌功能群和PAHs双加氧酶基因进行了检测和分析，利用分离到的优良降解菌和菌系对原污染土壤进行了模拟修复实验。结果表明，通过直接涂板法筛选到14株芘降解菌，其中，芽孢杆菌1株，红球菌1株，假单胞菌2株，节杆菌2株，戈登氏菌5株，分枝杆菌3株。通过富集培养方法筛选到分枝杆菌17株。20株分枝杆菌中有17株可降解除芘以外的2种或2种以上的PAHs，多数分枝杆菌具有双加氧酶编码基因nidA和nidA3，表明这些分枝杆菌可能具有突出的降解PAHs的潜力。降解实验结果表明，3株戈登氏菌D44、D82S和D82Q均可以菲、芘和苯并芘为唯一碳源和能源生长；分枝杆菌SM2的具有突出的降解芘的能力，并能以共代谢方式降解苯并芘。土壤和底泥样品及富集培养过程PCR-DGGE检测结果表明，28个优势条带中有8个条带所代表的分枝杆菌被分离到，说明约三分之二的DGGE优势条带为未培养或不可培养。沈抚灌区污染土壤和底泥中分布的主要PAHs降解功能菌群（分枝杆菌和鞘氨醇单胞菌）和革兰氏阳性细菌双加氧酶基因的多样性较高，但丰度不高，基本介于102-106拷贝·g-1。其中，PAHs污染农田土壤中的分枝杆菌种群多样性略高于非污染区的清洁土壤；玉米田土壤中鞘氨醇单胞菌的种群多样性高于水稻田土壤；耕作方式可能影响革兰氏阳性菌双加氧酶基因的多样性。原低浓度高环PAHs污染土壤室内模拟修复实验结果表明，单株降解菌的降解效果最好，5株混合降解菌的降解效果次之，2种降解菌系的降解效果较差，添加吐温80和LB培养基对修复有一定的促进作用。　　
本研究建立了降解芘的分枝杆菌的筛选方法及污染土壤主要降解功能菌群和降解基因的检测方法，获得了多株优良降解菌，初步揭示了沈抚灌区污染土壤的自然修复潜力。建议，对于老化的PAHs污染土壤应主要采取接种降解菌及添加表明活性剂的方式进行修复；对于新PAHs污染土壤，可采用生物刺激法如添加营养盐、电子受体等方式，提高其自然修复能力，从而达到自净目的。