四环素对芘污染农田土壤微生物修复的影响及响应过程.doc

四环素对芘污染农田土壤微生物修复的影响及响应过程 沈方圆1，孙明明1,2(, 焦加国1(，武俊1，田达1，刘款1，李辉信1，胡锋1，A. Paul Schwab2 (1南京农业大学资源与环境科学学院，土壤生态实验室，南京 210095；2土壤环境与污染修复重点实验室 (中国科学院南京土壤研究所)，南京210008； 2 美德州农工大学土壤与作物科学系,德克萨斯州77843-2474) ：本研究针对城郊农田土壤和抗生素复合污染新特征通过室内模拟土培实验，研究四环素etracycline,TC)胁迫下降解菌Sphingobium sp.PHE3 对长三角典型农田土壤中芘的降解效果和影响机制。表明，接种B处理）能明显促进土壤中芘的降解，TC可抑制土壤中芘的。经过90培养后，BBTC处理的降解率分别为40.1%、25.7%，较对照分别提高了230倍、14。土壤微生物多样性分析发现，适应后快速增加，其数量变化与污染物芘在土壤中消减趋势呈负相关；对土壤细菌多样性和功能有显著影响，对真菌影响不。B和BTC处理土壤过氧化氢酶活性、酶活性和土壤微生物生物量碳氮值显著高于P处理）和单独添加TC处理但P与TC处理显著差异说明外源污染物对于土壤酶活性和微生物生物量碳氮显著抑制作用，作用。结果表明TC可明显抑制土壤中典型四环的微生物降解，：多环芳烃；土壤污染；芘；四环素；微生物降解 X53 在我国很多城市周边或近郊分布了焦化厂、钢铁厂、煤电厂、医疗废弃物处理厂和畜禽养殖场等企业[1]。随着我国“退二进三”、“退城进园”等政策的深入实施，这些污染企业逐渐被关闭或搬迁，随之出现了大量的城郊农田污染土壤[2]。此类土壤中往往含有典型非极性有机污染物多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)PAHs是一类由两个或多个苯环以不同方式聚合而成的一组有机污染物，具有致癌、致畸、致突变等毒性作用[3]除此之外，此类土壤中往往还含有高浓度的极性有机污染物抗生素(antibiotics)药物由于在城郊畜禽养殖过程中，大量的兽药类抗生素被用于防治疾病和促进畜禽生长，然而当抗生素进入畜禽体内后，并不能被完全吸收，有研究表明近30%~90%的抗生素会以母体化合物或中间代谢产物的形式随着畜禽粪便、尿液和体液排出体外，进而导致抗生素进入周边农田土壤环境中。这些非极性和极性有机污染物同时存在致使城郊农田土壤呈现出PAHs和抗生素复合污染新特征，并且这些复合有机污染物也会随着食物链的传递作用，严重威胁人体健康和环境安全，是亟需解决土壤环境问题，给修复治理带来了很大挑战。微生物降解PAHs污染农田土壤作为一种环境友好、经济高效的修复技术已得到了深入研究和较广泛的实际应用，然而，针对抗生素胁迫下微生物强化降解修复PAHs污染农田土壤的效果和机制仍有待进一步探明。 因而，本研究我国城郊农田土壤PAHs与抗生素复合污染的新特征，采用室内模拟土培的方式，研究四环素类抗生素胁迫土壤中典型四环PAHs污染物芘的微生物降解，在探明不同浓度四环素过程对土壤中芘的降解动态变化后，降解过程中特异性降解菌和土著微生物生态功能变化的响应机制，以期为我国PAHs与抗生素复合有机污染农田土壤的微生物修复提供理论基础和技术支撑。 1.1 供试材料 1.1.1 供试土壤采自江西进贤的江西省红壤研究所内116o26’E,28o37’N)，典型农田土壤水土；采集的土样风干磨细，过2mm孔径筛后保存于4℃冰箱中。供试土壤理化性状见表1。土样的基本理化性质采用常规分析方法，具体参考。 表1 供试土壤理化性状 Table 1 Characteristics of the soil used土壤样品 处理 pH 有机质 (g/kg) 全氮 (g/kg) 全磷（g/kg) 全钾 （g/kg) 速效磷(mg/kg) 速效钾(mg/kg) DOC (mg/kg) 红壤性旱地土 CK 5.3 13.5 0.4 1.42 15.83 6. 9 84 76.92 1.1.2 实验用仪器与试剂污染物：芘（四环）；抗生素：四环素； fluorescein diacetate,FDA）及荧光素试剂均由Aladdin Industrial Corporation提供，纯度97≥%；降解菌：Sphingobium sp.PHE3 (No. CCTCC AB 2010362)，分离筛选自南京某钢铁厂附近污染农田土壤[8]。甲醇、乙腈、二氯甲烷（色谱纯）和甲酸(分析纯98%) 购自德国Merck公司；磷酸盐/EDTA缓冲液；硝酸镁/氨水混合溶液（使用之前即时配制）具体配置方法参考Awad。抗生素标准溶液：准确称取的四环素标准物质，以甲醇配成100mg/l的标准