一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置

摘要

本发明公开了一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置，包括多隔层根箱，通过尼龙网插片的控制，实现根室土(S0)、离根室0～2mm(S1)、离根室2～4mm(S2)、离根室4～6mm(S3)及>6mm(S4)各室层土壤的分离。各隔层均装有含12C或者13C‑PAHs的污染土壤。S0室用于种植植物。本发明的试验装置可用于原位探究距离效应对根际微域中PAHs降解微生物的影响，有助于了解距离因素在根际微生物降解污染物中的作用，以推测根际微生物的降解机制及根际与非根际间的差别，同时也可以探究植物根际效应和距离效应对功能微生物种类和代谢能力的协同影响机制，为PAHs的微生物修复和根际修复技术提供更多的理论依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置。

背景技术

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)，是指一类由两个或两个以上苯环以线状、角状或成簇形式构成的独特的持久性有机污染物，多环芳烃中含有π键形成的共扼体系，由于电子具有较强的流动性，使得整个分子体比较稳定。正是因为这种比较强的稳定性，使多环芳烃这类物质能够广泛地存在于环境中。PAHs具有慢性毒性，致突变、致癌、致畸作用以及生物难降解性。由于PAHs的有毒有害性，我国早已把PAHs列入环境优先检测的污染物黑名单。因此，寻求高效、廉价的PAHs污染修复方法，提高PAHs在环境中的消除速度，探明其在环境中的降解过程，使得环境中PAHs含量保持在一个较低浓度水平，对防治土壤污染，保障人类健康和生态安全，实现经济和环境的可持续发展具有重要的现实意义。

近几十年来，利用微生物植物联合修复技术处理环境污染问题逐渐兴起，该技术具有无二次污染、环境友好、廉价兼美化环境等方面的优势而被广泛关注，适合有毒有害有机污染物大面积面源污染的修复，修复费用较低。微生物降解是自然条件下土壤中PAHs消除的主要途径之一，也是PAHs污染土壤的主要修复措施。采用传统的方法不仅费用高、操作复杂、容易造成二次污染等弊端。因此，研究原位环境中实际参与PAHs降解的整个功能微生物群落(包括可培养和尚不可培养的微生物)及其相互关系，对于突破传统PAHs降解微生物研究的瓶颈具有重要意义。

稳定性同位素探针(Stable isotope probing，SIP)技术是一项将复杂环境中微生物群落结构与功能相结合的技术。该技术不需要对微生物进行分离培养，便可直接探查出环境中哪些微生物参与了PAHs的降解，已成为原位鉴定功能微生物的重要手段。该技术通过向样品中添加适量的稳定性同位素标记的底物，待培养结束后，对被同位素标记的生物标志物进行分离和分析，结合分子生物学方法确定样品中的功能微生物群落。目前用于标记的稳定同位素包括

根际微生物由于植物根系的分泌物的作用而代谢活跃，是PAHs降解最为迅速的区域。根际是植物根系与土壤微生物相互作用形成的独特区域。植物发达的根系为微生物提供了适宜的生长环境。植物根际可增加土壤的通气性、渗透性和土壤团聚体的分散，并提供营养，从而提高了根际微生物的代谢活性及多样性，同时增加了PAHs的生物可利用性。根系相比非根系的差别体现在两方面：1)根系分泌物的释放、植物根系的生长、根系对水的吸收及根系对化学物质的吸附和解吸都会导致根际与非根际的物理、化学或生物性质大不相同；2)根系能分泌糖类、有机酸、氨基酸及其他次生代谢物质，根系分泌物通过改变根际环境诱导改变土壤微生物活动及群落结构。

当前，PAHs降解的SIP研究仅限于微宇宙实验，尚未有原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响相关的探索。因此，非常有必要设计一种能原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的试验装置来解决这一实际问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置，可以实现探索距离因素对原位根际PAHs降解功能微生物影响的研究。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置，包括多隔层根箱，通过尼龙网插片的控制，实现根室土(S0)、离根室0～2mm(S1)、离根室2～4mm(S2)、离根室4～6mm(S3)及>6mm(S4)各室层土壤的分离。各隔层均装有含

作为本发明的一种改进，所述的多隔层根箱为可拆卸的矩形盒体，包括侧板、底板和中间插片，侧板为透明的玻璃板，底板为表面覆盖玻璃纤维的多孔板，中间插片为尼龙撩网，进行各室层的分离。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明的试验装置将距离因素和DNA-SIP引入到原位探索根际微生物降解PAHs研究中，有助于了解实际根际环境中是哪些区域的微生物参与了污染物降解以及与根系分泌物浓度等相关的距离因素对微生物降解污染物的影响，对于揭示根系分泌物等根际效应对功能微生物种类和污染物代谢能力的影响具有重要意义，也为微生物修复和根际修复技术提供更多的理论依据。

附图说明

图1本发明的试验装置的结构示意图；

附图标记说明：1-底板；2-侧板；3-尼龙网插片；4-植物；5-污染土壤。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种原位探究距离效应对根际微域中的PAHs降解微生物影响的装置，采用多隔层根箱，通过尼龙网插片的控制，实现根室土(S0)、离根室0～2mm(S1)、离根室2～4mm(S2)、离根室4～6mm(S3)及>6mm(S4)各室层土壤的分离。多隔层根箱为可拆卸的矩形盒体，包括底板1、四块侧板2和8块中间插片3，侧板为透明的玻璃板，底板为表面覆盖玻璃纤维的多孔板，中间插片为尼龙网，进行各室层的分离。种植盒内装有PAHs污染的土壤5，其中根室土(S0)上种植有植物4。尼龙网可以允许空气及土壤溶液自由穿过，而根系不能穿透。

实施例2

采集一电子垃圾厂附近土壤，用灭菌的超纯水调节均质土壤持水率为60％(v/w)。加入

表1：不同时间点下，菲在各室处理组土壤中的浓度(mg/kg)。

从表1可以看出来，随着天数的增加，处理组S0室的PAHs浓度降低最快，然后是S1室和S2室，S4室与对照组的浓度无显著差异。

表2：不同时间点下，功能微生物Polycyclovorans属的OTUs在

从表2可以看出来，基于稳定同位素示踪技术的Polycyclovorans属的OTUs的丰度在处理组S0室的12d达到峰值，而且显著高于处理组的其它室和对照组土壤。Polycyclovorans具有降解菲等多环芳烃的代谢基因，说明根系分泌物影响了微生物群落的结构和功能，使得代谢菲的功能微生物的丰度显著升高。同时在处理组中，从S0到S4，Polycyclovorans属OTUs的丰度在各个时期均出现了下降趋势，说明根系分泌物在对PAHs降解功能微生物的影响上具有着较强的距离效应。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。