高效降解菌JW2和NS修复硫丹污染土壤

摘要

本文主要研究了高效降解菌JW2和NS在田间自然条件下对硫丹污染土壤的原位修复。研究了菌株JW2和NS对土壤中硫丹的降解能力、菌株JW2和NS在田间土壤中的定殖能力、硫丹降解前后对土壤的毒性变化及硫丹在田间土壤中的降解产物四个方面，主要结果包括：⑴测定了高效降解菌JW2和NS在田间自然条件下对土壤中硫丹的降解情况。降解菌JW2和NS为本实验室以前筛选得到。本实验设置自然土（CK）、自然土+硫丹（NE）、自然土+硫丹+JW2（NEJ）、自然土+硫丹+NS（NEN）四个处理组，分别在处理后0、10、20、30、40、50、60、70、80和90d采集样品测定土样中硫丹的残留量。结果表明：田间自然土壤中，α-硫丹在NE、NEJ和NEN三个处理组中的半衰期分别是43.4、21.9和24.6d;β-硫丹在NE、NEJ和NEN三个处理组中的半衰期分别是95.7、37.0和38.0d。表明降解菌JW2和NS对田间土壤中硫丹的降解有明显的促进作用。两种降解菌相比，降解菌JW2的降解能力稍高于降解菌NS。⑵应用PCR-DGGE研究高效降解菌JW2和NS在田间自然土壤中的定殖能力。研究了处理后第10、40、70和90d硫丹降解菌JW2和NS在田间土壤中的定殖情况。结果表明菌株JW2和NS在田间土壤中均定殖成功。⑶采用彗星实验和微核实验来研究硫丹降解前后对土壤的综合毒性。其中，彗星实验说明硫丹降解前后对蚯蚓体腔细胞的DNA损伤；微核实验说明硫丹降解前后对真核生物染色体的损伤。实验过程中，取第0、10、40、70和90d的土样，用丙酮提取土壤样品中的硫丹进行彗星实验和微核实验。以赤子爱胜蚓为实验材料，染毒方法为滤纸法，最后进行彗星实验测定硫丹对蚯蚓体腔细胞的DNA损伤程度，评判硫丹在降解过程中对土壤遗传毒性的大小变化；以蚕豆为实验材料，进行微核实验测定蚕豆根尖细胞的微核率，在一定程度上反映硫丹在降解前后对真核生物的染色体损伤，从而评判硫丹在降解过程中对土壤生态毒性的变化。结果表明：相同时间下，添加降解菌JW2和NS的处理组对蚯蚓体腔细胞的DNA损伤均明显小于未添加降解菌处理，添加降解菌JW2和NS的处理组蚕豆根尖细胞的微核率均明显小于未添加降解菌处理的微核率。表明降解菌JW2和NS均减小了土壤的综合毒性。⑷应用GC-MS测定田间自然土壤中硫丹的降解产物。实验结果表明，在不添加降解菌的处理组中，硫丹的代谢产物为硫丹硫酸盐和硫丹醚；在添加降解菌的处理组中，硫丹的中间代谢产物均为硫丹硫酸盐、硫丹内酯和硫丹醚，终产物均为硫丹内酯和硫丹醚。故推测硫丹降解菌JW2和NS对田间土壤中硫丹的降解途径均为非氧化和氧化两种方式，而且菌株JW2和NS均能降解中间代谢产物硫丹硫酸盐，最终生成毒性较小的其它代谢产物。

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1.前言

1.1硫丹的结构和理化性质

1.2硫丹应用概况

1.3硫丹的毒性

1.4硫丹在环境中的残留状况

1.5硫丹的微生物降解研究进展

1.6硫丹降解菌在土壤中的定殖情况

1.7土壤中硫丹残留毒性的检测评价方法

1.8硫丹的微生物降解途径和降解产物

1.9本文研究的意义和内容

2.材料与方法

2.1药品试剂

2.2仪器设备

2.3供试材料

2.4实验方法

3.结果与分析

3.1土壤中硫丹残留量测定

3.2降解菌JW2和NS在两种土壤中的定殖情况

3.3硫丹降解前后综合毒性的变化

3.4硫丹在土壤中的降解产物

4.讨论

4.1硫丹微生物强化降解

4.2降解菌JW2和NS在土壤中的定殖

4.3硫丹降解前后土壤毒性变化

4.4硫丹的微生物降解产物和途径

4.5展望

5.结论

6.本研究的创新之处

参考文献

致谢

9.攻读学位期间发表论文情况