有机物料对酞酸酯污染土壤微生物群落结构的影响(附件)
为了探讨通过添加有机物料降低污染物在土壤中的生态风险，为修复污染土壤提供方法和技术参考。本课题以土壤微生物群落组成结构为指标，探讨鸡粪、牛粪、酒糟应用对DBP-DEHP复合污染在土壤中生态风险的影响。实验采用室内平板计数法，以DBP和DEHP为酞酸酯类化合物的代表，通过人工模拟污染土壤，测定不同处理条件下微生物种群数量。其中DBP和DEHP复合污染的土壤浓度设定为50 mg/kg与100 mg/kg, 分别对其培养1天，7天，14天，21天，28天后进行采样测定。结果表明在相同有机物料处理下，DBP-DEHP的复合污染下土壤微生物群落结构组成受到影响，污染程度越高，影响效果越明显；在50 mg/kg 的复合污染土壤中，施加有机物料1天后，在酒糟处理的土壤中细菌、真菌、放线菌数量均最多，施用鸡粪与牛粪处理的土壤细菌、真菌、放线菌数量分别比施用酒糟处理少7.6%，8.0%、12.0%和5.8%、8.2%和5.2%。在100 mg/kg 的复合污染土壤中施加有机物料1天后,在牛粪处理的土壤中细菌、真菌、放线菌数量均最多，施用鸡粪与酒糟处理的土壤细菌、真菌、放线菌数量比施用酒糟处理的土壤分别少6.2%和2.3%、10.0%和0.7%、5.7%和0.4%。在施用有机物料21天时，土壤中微生物群落数量在两个不同污染浓度下均降至最低，随后趋于稳定。 在DEHP-DBP土壤浓度为50 mg/kg时，在整个培养期内添加酒糟的处理，土壤中微生物数量高于另外两种有机物料处理土壤；当DEHP-DBP为100 mg/kg时，添加牛粪处理的土壤微生物数量均高于鸡粪与酒糟处理土壤。关键词 DBP-DEHP复合污染物， 有机物料，污染土壤，微生物群落结构
目录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 实验材料 2
2.2 试验设计 3
2.3 测定内容和方法 3
3 结果与讨论 4
3.1 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤细菌数量的影响 4
3.2 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤细菌数量的影响 6
3.3 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤真菌数量的影响 7
3.4 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤真菌数量的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
响 8
3.5 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤放线菌数量的影响 9
3.6 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤放线菌数量的影响 10
结 论 12
致 谢 13
参考文献 14
附录1 微生物群落细菌的培养 16
附录2 微生物群落真菌的培养 17
附录3 微生物群落放线菌的培养 18
1 引言
酞酸酯( Phthalic acid esters, PAEs)，又被称邻苯二甲酸酯，统称为邻苯二甲酸酯类。其主要包括了邻苯二甲酸二甲酯（DMP)、邻苯二甲酸二正丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁基苄酯（BBP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）、邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）等六种酯类化合物，这六种PAES被美国国家环保局列为优先控制有毒污染物[1]。酞酸酯主要被应用于塑料增塑剂及软化剂，含量最高可以达到产品的50%[2]。在塑料、树脂、玩具和橡胶制品中的添加量一般在20%到60%之间[3]。然而酞酸酯酞酸酯的表型为油状的粘稠物非常难溶水，挥发性、凝固点较低，比重与水相近，易溶于有机质中，它无法在材料内部塑料分子形成共价键，而是以氢键或范德华力连接，当碰到水和酯类时，酞酸酯容易从塑料向外环境释放[4]。进入人体对人体造成危害,同时对土壤﹑水体﹑沉积物和大气造成污染。
NTP和IRLG(Interagency Regulatory Liaison Group)在1981年在华盛顿召开讨论酞酸酯毒性的学术会议，该学术会议认为极需要对酞酸酯(PAEs)的毒性进行风险评估[5]。其部分化合物具有潜在的“三致”（致癌，致畸，致突变）毒性，是环境中重要的污染物[67]。此外酞酸酯可通过皮肤、呼吸道及消化道进入动物和人体，对机体的健康造成危害[8]。酞酸酯的慢性毒性表现在对人体及动物的肝、肾、精子形成、精囊损害、生育生殖功能等具有潜在风险[9]。所以被称为“第二个全球PC污染物”。
Xu等研究发现：土壤中PAEs的主要来源与农用塑料薄膜的应用有关，并估计了土壤中PAEs的非癌症和致癌风险[10]。Kong等发现酞酸酯在较发达地区表现出较高的水平。农用塑料薄膜可以提高土壤中的PAEs含量[11]。根据主要成分分析表明，在天津郊区土壤中，化妆品和个人护理产品和增塑剂的排放是重要的来源。近年其随着农用薄膜与有机肥的大量使用，使得农田中的酞酸酯的含量大量的增多，对于农田土壤的污染也日益显著。通过吸附在土壤颗粒表面，或者侵入土壤深层来严重污染局部土壤，同时土壤中酞酸酯的残留物会阻碍水肥在土壤中的运移[1214]，严重时还阻碍农作物根系的生长发育，影响小麦根系生长，遗留的地膜会对小麦、西红柿、茄子、棉花和花生等的根系有明显的抑制作用，使农作物受到大面积破坏,作物生长发育及产品品质受到影响[15]。蔡全英等对广州深圳地区9个蔬菜生产基地进行抽样调查发现BBP、DEP、DMP、DnOP的含量均在2.0 mg/kg以下，除了DnOP分别超标，DEP与DEHP更是严重超标[16]。刘文军对山东寿光市中房村镇典型设施栽培土壤样品进行检测，发现六种PAEs中的DBP和DEHP的含量高，就DBP在寿光市土壤中含量最高达到了276.07μgkg1，是EPA土壤控制标准的3.4倍[17]。刘艳等对北京市东郊典型灌区土壤样品测定酞酸酯含量及污染水平，发现灌区表层土壤中酞酸酯的质量分数为1.812.2 mg/kg,均值5.1 mg/kg。均高于国内外的正常水平[18]。
面对如此严峻的形式，有必要探讨降低酞酸酯污染土壤生态毒理效应的技术方法的研究。有研究表明，酞酸酯的土壤物理降解、化学降解等非生物降解的作用效果不突出，主要是通过生物降解[19]。Sablayrolles等研究表明：植株自身对于土壤中非植物代谢累积物的毒性降解能力是有限的，吸收的量还不到初始污染量的2%[2022]。
屈皖华的研究表明：施用有机物料能增加土壤中的碳氮总量，微生物的自身增值与代谢活性增强[23]，有效改善土壤结构，改善土壤理化性质，以及加强土壤有机污染物的生物降解，对酞酸酯的降解作用随之提高。
同时，微生物群落是土壤微生物学的重要指标，可以敏感地反映土壤污染程度以及污染物的生态毒理效应，是表征土壤性质或健康的重要生物学指标[2425]。但在有机物料加强酞酸酯污染土壤生物修复方面，特别是从微生物数量、群落的变化等生物指标探讨其降低酞酸酯污染土壤的生态毒理方面的研究较少。所以本试验采用室内培养的方法，将鸡粪、牛粪和酒糟等有机物料分别添加到DBP与DEHP复合污染土壤中，研究土壤微生物数量基及群落的变化等生物指标的变化特征，比较不同的有机物料的影响效果，以期筛选出降低酞酸酯污染土壤生态毒理效应的类别，为降低酞酸酯对农田土壤生态风险提供科学依据与方法支撑。
2 材料与方法
2.1 实验材料
供试土壤：土壤采自学校表层土壤（020cm），采用了梅花形采样法，采集12 kg土壤，采回的土壤经过阴干后研磨，过60目筛以备用。供实土壤的理化性质见表1。
供试DBP和供试DEHP购置国药集团化学试剂有限公司。酒糟，鸡粪，牛粪经过生物发酵处理形成供试生物基质使得它们有机碳含量分别是40.83%、25.19%和14.36%。
目录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 实验材料 2
2.2 试验设计 3
2.3 测定内容和方法 3
3 结果与讨论 4
3.1 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤细菌数量的影响 4
3.2 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤细菌数量的影响 6
3.3 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤真菌数量的影响 7
3.4 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤真菌数量的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
响 8
3.5 不同有机物料对50 mg/kg 污染土壤放线菌数量的影响 9
3.6 不同有机物料对100 mg/kg 污染土壤放线菌数量的影响 10
结 论 12
致 谢 13
参考文献 14
附录1 微生物群落细菌的培养 16
附录2 微生物群落真菌的培养 17
附录3 微生物群落放线菌的培养 18
1 引言
酞酸酯( Phthalic acid esters, PAEs)，又被称邻苯二甲酸酯，统称为邻苯二甲酸酯类。其主要包括了邻苯二甲酸二甲酯（DMP)、邻苯二甲酸二正丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁基苄酯（BBP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二异辛酯（DEHP）、邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）等六种酯类化合物，这六种PAES被美国国家环保局列为优先控制有毒污染物[1]。酞酸酯主要被应用于塑料增塑剂及软化剂，含量最高可以达到产品的50%[2]。在塑料、树脂、玩具和橡胶制品中的添加量一般在20%到60%之间[3]。然而酞酸酯酞酸酯的表型为油状的粘稠物非常难溶水，挥发性、凝固点较低，比重与水相近，易溶于有机质中，它无法在材料内部塑料分子形成共价键，而是以氢键或范德华力连接，当碰到水和酯类时，酞酸酯容易从塑料向外环境释放[4]。进入人体对人体造成危害,同时对土壤﹑水体﹑沉积物和大气造成污染。
NTP和IRLG(Interagency Regulatory Liaison Group)在1981年在华盛顿召开讨论酞酸酯毒性的学术会议，该学术会议认为极需要对酞酸酯(PAEs)的毒性进行风险评估[5]。其部分化合物具有潜在的“三致”（致癌，致畸，致突变）毒性，是环境中重要的污染物[67]。此外酞酸酯可通过皮肤、呼吸道及消化道进入动物和人体，对机体的健康造成危害[8]。酞酸酯的慢性毒性表现在对人体及动物的肝、肾、精子形成、精囊损害、生育生殖功能等具有潜在风险[9]。所以被称为“第二个全球PC污染物”。
Xu等研究发现：土壤中PAEs的主要来源与农用塑料薄膜的应用有关，并估计了土壤中PAEs的非癌症和致癌风险[10]。Kong等发现酞酸酯在较发达地区表现出较高的水平。农用塑料薄膜可以提高土壤中的PAEs含量[11]。根据主要成分分析表明，在天津郊区土壤中，化妆品和个人护理产品和增塑剂的排放是重要的来源。近年其随着农用薄膜与有机肥的大量使用，使得农田中的酞酸酯的含量大量的增多，对于农田土壤的污染也日益显著。通过吸附在土壤颗粒表面，或者侵入土壤深层来严重污染局部土壤，同时土壤中酞酸酯的残留物会阻碍水肥在土壤中的运移[1214]，严重时还阻碍农作物根系的生长发育，影响小麦根系生长，遗留的地膜会对小麦、西红柿、茄子、棉花和花生等的根系有明显的抑制作用，使农作物受到大面积破坏,作物生长发育及产品品质受到影响[15]。蔡全英等对广州深圳地区9个蔬菜生产基地进行抽样调查发现BBP、DEP、DMP、DnOP的含量均在2.0 mg/kg以下，除了DnOP分别超标，DEP与DEHP更是严重超标[16]。刘文军对山东寿光市中房村镇典型设施栽培土壤样品进行检测，发现六种PAEs中的DBP和DEHP的含量高，就DBP在寿光市土壤中含量最高达到了276.07μgkg1，是EPA土壤控制标准的3.4倍[17]。刘艳等对北京市东郊典型灌区土壤样品测定酞酸酯含量及污染水平，发现灌区表层土壤中酞酸酯的质量分数为1.812.2 mg/kg,均值5.1 mg/kg。均高于国内外的正常水平[18]。
面对如此严峻的形式，有必要探讨降低酞酸酯污染土壤生态毒理效应的技术方法的研究。有研究表明，酞酸酯的土壤物理降解、化学降解等非生物降解的作用效果不突出，主要是通过生物降解[19]。Sablayrolles等研究表明：植株自身对于土壤中非植物代谢累积物的毒性降解能力是有限的，吸收的量还不到初始污染量的2%[2022]。
屈皖华的研究表明：施用有机物料能增加土壤中的碳氮总量，微生物的自身增值与代谢活性增强[23]，有效改善土壤结构，改善土壤理化性质，以及加强土壤有机污染物的生物降解，对酞酸酯的降解作用随之提高。
同时，微生物群落是土壤微生物学的重要指标，可以敏感地反映土壤污染程度以及污染物的生态毒理效应，是表征土壤性质或健康的重要生物学指标[2425]。但在有机物料加强酞酸酯污染土壤生物修复方面，特别是从微生物数量、群落的变化等生物指标探讨其降低酞酸酯污染土壤的生态毒理方面的研究较少。所以本试验采用室内培养的方法，将鸡粪、牛粪和酒糟等有机物料分别添加到DBP与DEHP复合污染土壤中，研究土壤微生物数量基及群落的变化等生物指标的变化特征，比较不同的有机物料的影响效果，以期筛选出降低酞酸酯污染土壤生态毒理效应的类别，为降低酞酸酯对农田土壤生态风险提供科学依据与方法支撑。
2 材料与方法
2.1 实验材料
供试土壤：土壤采自学校表层土壤（020cm），采用了梅花形采样法，采集12 kg土壤，采回的土壤经过阴干后研磨，过60目筛以备用。供实土壤的理化性质见表1。
供试DBP和供试DEHP购置国药集团化学试剂有限公司。酒糟，鸡粪，牛粪经过生物发酵处理形成供试生物基质使得它们有机碳含量分别是40.83%、25.19%和14.36%。
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