固定化菌剂对复合污染土壤的修复效果及微生物群落结构的影响.pdf

摘要

重金属（HMs）和多环芳烃（PAHs）是常见的土壤污染物，对土壤环境质

量造成严重威胁，且常常共同出现造成土壤复合污染。固定化微生物作为一种绿

色无污染的修复技术，已被广泛应用于土壤重金属和有机复合污染的修复中。东

北寒冷地区，受环境温度影响，微生物修复效果具有季节性特点，低温环境微生

物活性差，导致修复周期长、修复效果不显著等，因此，需要探索耐低温降解菌

剂提高复合污染土壤的修复效果。本文重点研究了耐低温固定化菌剂对复合污染

土壤的修复效果及微生物群落结构的影响，主要研究结果如下：

（1）从本溪某焦化厂周边重金属-多环芳烃复合污染土壤中富集筛选具有高

效降解PAHs能力的降解菌。复筛出耐低温的3株降解菌，分别为真菌P、细菌

B和细菌2，经鉴定真菌P为镰孢霉腐皮镰刀菌Fusariumsolani，细菌B为

Rossellomoreaoryzaecorticis，细菌2为沙福芽孢杆菌Bacillussafensis。三株菌的

最优复配比例为1:2:1，此比例下溶液中萘、荧蒽、芘的降解效果分别为70.75%、

72.30%、76.69%。

（2）以废弃菌棒为原材料分别在400℃和800℃温度下烧制生物炭，作为

载体材料制备耐低温固定化菌剂，探究固定化菌剂对重金属-PAHs复合污染土壤

的修复效果。设置处理组分别为对照组原土壤无添加（S）、添加混合菌剂处理

组（F）、添加生物炭处理组（B4、B4a、B8、B8a）和添加固定化菌剂处理组

(C4、C4a、C8、C8a)。结果表明，低温条件（10℃）下固定化菌剂处理组能够

明显提高土壤中重金属Cd的稳定化效果和萘、荧蒽、芘的降解效果。添加量为

5%的800℃固定化菌剂组稳定化效果最好（52.39%），其次是添加量为5%的

400℃固定化菌剂组（稳定化率49.73%）；添加量为10%的800℃固定化菌剂

组对萘、荧蒽、芘降解效果最好，分别为60.14%，85.88%、90.59%，其次是

添加量为5%的800℃固定化菌剂组，萘、荧蒽、芘降解率分别为56.11%、

84.38%、89.49%。

（3）通过高通量测序技术分析了土壤微生物的群落结构，结果表明，低温

I

条件下，耐低温固定化菌剂处理降低了土壤中物种的丰富度和微生物多样性，但

优势菌转为具有降解PAHs优势的Proteobacteria（变形菌门）、Firmicutes（厚

壁菌门）、Bacteroidota（拟杆菌门）。通过相关网络分析得出对整个群落结构

组成影响较大的关键物种属于Actinobacteriota（放线菌门）、Proteobacteria（变

形菌门）。

本研究结果为东北寒冷地区重金属-PAHs复合污染土壤的修复提供了耐低温

固定化菌剂高效修复材料，同时实现重金属的稳定化及PAHs的降解，对完善复

合污染土壤修复技术具有重要意义。

关键词：固定化菌剂，重金属，多环芳烃，复合污染，微生物群落

II

Effectofimmobilizedmicrobialagentsontheremediationand

microbialcommunityofcompositepollutedsoil

Abstract

Heavymetals(HMs)andpolycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)arecommon

soilpollutants,whichposeaseriousthreattosoilenvironmentalquality,andoftenco-

occurtocausesoilcompoundpollution.Asagreenandpollution-freeremedia