DEHP和诺氟沙星复合污染对土壤微生物群组成的动态影响
目 录
1 引言 1
1.1 酞酸酯的性质与污染现状 1
1.2 抗生素使用污染现状 2
1.3 土壤微生物的群落多样性 3
1.4 研究意义 3
2材料与方法 3
2.1 供试材料 3
2.2 方法 4
2.3 实验设计 4
2.4 测定内容 5
2.5 数据分析 5
3 结果与讨论 5
3.1 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤细菌的影响 5
3.2 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤真菌的影响 8
3.3 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤放线菌的影响 11
结 论 14
致 谢 15
参 考 文 献 16
1 引言
近年来，随着设施农业的发展以及农业化学品投入的急剧增加，越来越多的酞酸酯和抗生素被残留在农用土壤中，酞酸酯和抗生素已经成为土壤环境中常见的有机污染物之一，给环境与人体健康带来潜在的威胁。
1.1 酞酸酯的性质与污染现状
邻苯二甲酸酯， 又名酞酸酯（PAEs），作为人工合成的有机化合物，在世界上产量大、使用广[1]。PAEs是塑料增塑剂中的重要成分，这些酞酸酯与塑料分子的融合性很好，常用来增大其可塑性，也可以提高其强度，有时能超出高聚体本身的50%的含量[2]。酞酸酯类化合物莫约有30种化合物，领苯二甲酸酯类化合物是其的总称，实际上最常利用的有四种，分别是DEHP、DBP、DOP和DEP[3]。PAEs是一种无色难溶于水不易挥发的油状粘稠液体，能与有机容器融合，因此其液态温度范围很广，从而流动性大，挥发性与水溶性较小。PAEs具有独立的化学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
性质，由于使用时间的延长，在塑料中释放到外界环境中，对水、空气和土壤有一定的污染[4~8]。由于设施农业的发展以及农业化学品投入的急剧增加，塑料制品被广泛的使用，如地膜覆盖等。如今社会经济也在迅速的发展以及人类生活需要，大量的污染物被生产，影响着我们居住的环境，如城镇污水流入到农用土壤，生产中大量使用化学肥料，这些都将对土壤的性质产生影响。研究指出，酞酸酯类化合物的检出在食物、农作物、人体、湖泊、大气、河道、泥土和生物体中均有体现[9]。
人们开始对土壤酞酸酯的污染有了高度的重视，全国土壤污染现状的调查项目中，土壤有机物污染的必测项中就有酞酸酯。然而，土壤酞酸酯污染的来源范围十分的广，能造成土壤酞酸酯的污染有很多，如农药和肥料施用、农膜残留、生活垃圾、污水灌溉和污泥施用等。农田的PAEs污染源解析是很难进行的。
农膜生产中PAEs 作为增塑剂被大量使用，世界上设施农用土壤面积最大的国家是中国，如今研究提出，在我国，对设施土壤PAEs含量已达到毫克/公斤的水平，在东南沿海地区的土壤中，PAEs含量为3 .0~ 45.7 mg/kg，然而，在北方菜园土中，DNBP与DEHP区设施的平均浓度分别显示0.44~7.99 mg/kg和2.75~29.37 mg/kg[10]。 Swan和Caldwell研究提出DNBP和DEHP及其代谢产物具有潜在的遗传毒性和致癌的风险。在不同环境介质中的邻苯二甲酸酯类健康风险的一些研究和分析中，妊妇临盆先后往往是暴露在PAEs中，造成细胞在发育中受阻与功能的受损[11~12]。然而，研究的农用蔬菜土壤PAEs的污染超标和环境健康危害还未报导。
1.2 抗生素使用污染现状
抗生素是20 世纪最伟大的发明之一，如今抗生素（Antibiotics）已经成为全球应用最广泛的药物之一[13]。有数以千计的抗生素，其主要类型的抗生素在环境中的种类有磺胺类、四环素类、氨基、大环内酯类。抗生素具有杀菌抑菌作用，可以直接杀死某些微生物，在畜牧业和水产养殖业中发挥着重要的作用。过去的30年里，氟喹诺酮类原料药物的研究的发展非常迅速，临床常用的10种药物，如环丙沙星、诺氟沙星、恩诺沙星（氟哌酸）等，此类药物（对支原体、细菌、衣原体等均有作用）是广谱杀菌药，抗菌力强，在人类及动物感染性疾病的治疗上被广泛应用[14]。
随着抗生素在全世界被人们广泛的使用，人工合成的各种抗生素在环境中广泛存在着，且抗生素的含量有连续增高之趋势。对于抗生素在环境中的起源，一是养殖业废料废水的排放，其总量大影响十分广，不时波及上游水源产流区，造成土壤污染的还有养殖厂畜禽粪便，在我国农村，是土壤面积污染的首要原因之一。二是生活污水的排放，也是量大面广，三是设施农业中的化学肥料的大量无节制的施入土壤，造成农用土壤污染[15]。在环境中，大多数抗生素最后都会流入到土壤中，亦然是十分被人们关心的土壤污染危害问题。有许多报道称抗生素对地表水、地下水和废水均有污染[16]。由中国科学院广州地球化学研究所应光国课题组公布的一项研究结果指出，2013年中国抗生素使用数量骇人，一年中使用16.2万吨的抗生素，大约占全球使用量的一半，此中52％为兽用，48％为人用，高出5万吨抗生素被排放流入土壤环境中[17]。大都数研究证明，抗生素在土壤中的主要污染来源是畜禽养殖场。研究表明，只有15%的动物抗生素可以被吸收和使用，约8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
5%是不代谢和排泄的形式直接释放到土壤环境中[18]。土壤中抗生素残留量较大，一般在ug/kg和mg/kg阶段[19]。据不完全统计，全国畜牧业和家禽饲养的比例占总数的比例很低，其中黄牛占32%，奶牛占22%，羊占29%，猪占18%，家禽只占9%[20]。除氮，磷流失外，牲畜和家禽粪便还包含饲料中添加兽药过多和重金属残留，畜禽和家禽的粪便将高出环境污染的标准。这已变为我国农村的主要土壤污染危害来源之一。由于行业标准的强化，完善监督和提高规模化畜禽养殖带来的抗生素残留的危害将逐步得到控制。零售业和大规模的养殖相比，具有规模小，随意性，设备差，管理混乱，不整顿的污染排放等方面存在缺陷[21]。这些缺点使得养殖个体的抗生素的排放量更容易对土壤造成污染与对当地居民造成健康上的伤害。
1.3 土壤微生物的群落多样性
微生物是指生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类的总称[22]。土壤是微生物的集中营，土壤养分的转变与腐殖质构成过程当中微生物起着着十分重要的作用。并且积极参与生态系统的物质循环和能量流动，其生命活动直接影响生态系统的结构和功能。与土壤相比，随着抗生素浓度的增加，细菌数量呈下降趋势。随着浓度的增加，微生物群落的生物多样性降低[23]。即使抗生素在土壤中的残留量不是特别的高，但它的微生物种群群落，动物和植物的抗性和生态毒性是绝对不容轻视的。张汉波研究表明，铅锌矿渣堆积区的土壤微生物数量依然是细菌最多，放线菌次之，真菌最少。同时，细菌和放线菌数量与可溶性锌含量呈明显负相关[24]。微生物在土壤中其多样性受许多要素的影响，如耕种方法、地理场所、土壤条理、植被、土壤肥力、气候变化和土壤类型等[25]。土壤微生物的多样性是维持土壤生产力的紧要组分，其又影响土壤生态系统的结构、功能和过程。描述土壤微生物群落特征的重要指标是土壤微生物群落功能的多样性，因此根据微生物的数量变化可以反映出土壤中微生物的生态特征和土壤状况的一些重要信息。
处理 时间（天） DEHP10 DEHP50
N0 1 2.08 1.73
1 引言 1
1.1 酞酸酯的性质与污染现状 1
1.2 抗生素使用污染现状 2
1.3 土壤微生物的群落多样性 3
1.4 研究意义 3
2材料与方法 3
2.1 供试材料 3
2.2 方法 4
2.3 实验设计 4
2.4 测定内容 5
2.5 数据分析 5
3 结果与讨论 5
3.1 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤细菌的影响 5
3.2 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤真菌的影响 8
3.3 DEHP与诺氟沙星复合污染对土壤放线菌的影响 11
结 论 14
致 谢 15
参 考 文 献 16
1 引言
近年来，随着设施农业的发展以及农业化学品投入的急剧增加，越来越多的酞酸酯和抗生素被残留在农用土壤中，酞酸酯和抗生素已经成为土壤环境中常见的有机污染物之一，给环境与人体健康带来潜在的威胁。
1.1 酞酸酯的性质与污染现状
邻苯二甲酸酯， 又名酞酸酯（PAEs），作为人工合成的有机化合物，在世界上产量大、使用广[1]。PAEs是塑料增塑剂中的重要成分，这些酞酸酯与塑料分子的融合性很好，常用来增大其可塑性，也可以提高其强度，有时能超出高聚体本身的50%的含量[2]。酞酸酯类化合物莫约有30种化合物，领苯二甲酸酯类化合物是其的总称，实际上最常利用的有四种，分别是DEHP、DBP、DOP和DEP[3]。PAEs是一种无色难溶于水不易挥发的油状粘稠液体，能与有机容器融合，因此其液态温度范围很广，从而流动性大，挥发性与水溶性较小。PAEs具有独立的化学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
性质，由于使用时间的延长，在塑料中释放到外界环境中，对水、空气和土壤有一定的污染[4~8]。由于设施农业的发展以及农业化学品投入的急剧增加，塑料制品被广泛的使用，如地膜覆盖等。如今社会经济也在迅速的发展以及人类生活需要，大量的污染物被生产，影响着我们居住的环境，如城镇污水流入到农用土壤，生产中大量使用化学肥料，这些都将对土壤的性质产生影响。研究指出，酞酸酯类化合物的检出在食物、农作物、人体、湖泊、大气、河道、泥土和生物体中均有体现[9]。
人们开始对土壤酞酸酯的污染有了高度的重视，全国土壤污染现状的调查项目中，土壤有机物污染的必测项中就有酞酸酯。然而，土壤酞酸酯污染的来源范围十分的广，能造成土壤酞酸酯的污染有很多，如农药和肥料施用、农膜残留、生活垃圾、污水灌溉和污泥施用等。农田的PAEs污染源解析是很难进行的。
农膜生产中PAEs 作为增塑剂被大量使用，世界上设施农用土壤面积最大的国家是中国，如今研究提出，在我国，对设施土壤PAEs含量已达到毫克/公斤的水平，在东南沿海地区的土壤中，PAEs含量为3 .0~ 45.7 mg/kg，然而，在北方菜园土中，DNBP与DEHP区设施的平均浓度分别显示0.44~7.99 mg/kg和2.75~29.37 mg/kg[10]。 Swan和Caldwell研究提出DNBP和DEHP及其代谢产物具有潜在的遗传毒性和致癌的风险。在不同环境介质中的邻苯二甲酸酯类健康风险的一些研究和分析中，妊妇临盆先后往往是暴露在PAEs中，造成细胞在发育中受阻与功能的受损[11~12]。然而，研究的农用蔬菜土壤PAEs的污染超标和环境健康危害还未报导。
1.2 抗生素使用污染现状
抗生素是20 世纪最伟大的发明之一，如今抗生素（Antibiotics）已经成为全球应用最广泛的药物之一[13]。有数以千计的抗生素，其主要类型的抗生素在环境中的种类有磺胺类、四环素类、氨基、大环内酯类。抗生素具有杀菌抑菌作用，可以直接杀死某些微生物，在畜牧业和水产养殖业中发挥着重要的作用。过去的30年里，氟喹诺酮类原料药物的研究的发展非常迅速，临床常用的10种药物，如环丙沙星、诺氟沙星、恩诺沙星（氟哌酸）等，此类药物（对支原体、细菌、衣原体等均有作用）是广谱杀菌药，抗菌力强，在人类及动物感染性疾病的治疗上被广泛应用[14]。
随着抗生素在全世界被人们广泛的使用，人工合成的各种抗生素在环境中广泛存在着，且抗生素的含量有连续增高之趋势。对于抗生素在环境中的起源，一是养殖业废料废水的排放，其总量大影响十分广，不时波及上游水源产流区，造成土壤污染的还有养殖厂畜禽粪便，在我国农村，是土壤面积污染的首要原因之一。二是生活污水的排放，也是量大面广，三是设施农业中的化学肥料的大量无节制的施入土壤，造成农用土壤污染[15]。在环境中，大多数抗生素最后都会流入到土壤中，亦然是十分被人们关心的土壤污染危害问题。有许多报道称抗生素对地表水、地下水和废水均有污染[16]。由中国科学院广州地球化学研究所应光国课题组公布的一项研究结果指出，2013年中国抗生素使用数量骇人，一年中使用16.2万吨的抗生素，大约占全球使用量的一半，此中52％为兽用，48％为人用，高出5万吨抗生素被排放流入土壤环境中[17]。大都数研究证明，抗生素在土壤中的主要污染来源是畜禽养殖场。研究表明，只有15%的动物抗生素可以被吸收和使用，约8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
5%是不代谢和排泄的形式直接释放到土壤环境中[18]。土壤中抗生素残留量较大，一般在ug/kg和mg/kg阶段[19]。据不完全统计，全国畜牧业和家禽饲养的比例占总数的比例很低，其中黄牛占32%，奶牛占22%，羊占29%，猪占18%，家禽只占9%[20]。除氮，磷流失外，牲畜和家禽粪便还包含饲料中添加兽药过多和重金属残留，畜禽和家禽的粪便将高出环境污染的标准。这已变为我国农村的主要土壤污染危害来源之一。由于行业标准的强化，完善监督和提高规模化畜禽养殖带来的抗生素残留的危害将逐步得到控制。零售业和大规模的养殖相比，具有规模小，随意性，设备差，管理混乱，不整顿的污染排放等方面存在缺陷[21]。这些缺点使得养殖个体的抗生素的排放量更容易对土壤造成污染与对当地居民造成健康上的伤害。
1.3 土壤微生物的群落多样性
微生物是指生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类的总称[22]。土壤是微生物的集中营，土壤养分的转变与腐殖质构成过程当中微生物起着着十分重要的作用。并且积极参与生态系统的物质循环和能量流动，其生命活动直接影响生态系统的结构和功能。与土壤相比，随着抗生素浓度的增加，细菌数量呈下降趋势。随着浓度的增加，微生物群落的生物多样性降低[23]。即使抗生素在土壤中的残留量不是特别的高，但它的微生物种群群落，动物和植物的抗性和生态毒性是绝对不容轻视的。张汉波研究表明，铅锌矿渣堆积区的土壤微生物数量依然是细菌最多，放线菌次之，真菌最少。同时，细菌和放线菌数量与可溶性锌含量呈明显负相关[24]。微生物在土壤中其多样性受许多要素的影响，如耕种方法、地理场所、土壤条理、植被、土壤肥力、气候变化和土壤类型等[25]。土壤微生物的多样性是维持土壤生产力的紧要组分，其又影响土壤生态系统的结构、功能和过程。描述土壤微生物群落特征的重要指标是土壤微生物群落功能的多样性，因此根据微生物的数量变化可以反映出土壤中微生物的生态特征和土壤状况的一些重要信息。
处理 时间（天） DEHP10 DEHP50
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