光合细菌修复铅镉及呋喃丹复合污染土壤的研究

【摘要】：本论文选取光合细菌,研究其对土壤中重金属Pb和Cd形态分布以及呋喃丹降解的影响,结果表明,光合细菌能降低Pb和Cd的生物可利用性,明显降解呋喃丹;研究了光合细菌对土壤酶活性及微生物数量的影响,结果表明,光合细菌能激活土壤酶的活性,改善微生物的数量;通过盆栽试验,在实验室条件下研究了土壤中铅、镉及呋喃丹复合污染的正交实验结果,结果表明,光合细菌能不同程度的降低蔬菜中污染物的累积,提高产品的质量。具体结论如下: (1)在不同pH值、温度、菌浓度条件下,光合细菌都能不同程度影响土壤中重金属铅、镉的五种形态分布。①当pH为7时,重金属Cd、Pb的生物可利用性加菌比对照减少了7.59%,21.39%,此时,重金属Cd、Pb的生物可利用性最低。②当温度为35℃时,重金属Cd的生物可利用性最低,与对照相比减少了7.57%;当温度为30℃时,重金属Pb的生物可利用性最低,比对照减少了18.59%。③当菌浓度为10~6个/克·土,重金属Cd的生物可利用性最低,比对照减少了22.39%。当菌浓度为10~8个/克·土时,重金属Pb的生物可利用性最低,与对照比减少了8.18%。 (2)在呋喃丹浓度为5mg/kg,10 mg/kg,25 mg/kg,50 mg/kg时,随着呋喃丹污染浓度的升高,对照组和加菌组呋喃丹降解率呈现降低的趋势。在呋喃丹浓度为25mg/kg时,第7天光合细菌对呋喃丹的降解率达到96%。在高呋喃丹降解率和较高呋喃丹污染的前提下,光合细菌对呋喃丹污染浓度为25mg/kg的降解效果最佳。 (3)本实验对光合细菌提高重金属及农药复合污染土壤中酶活性的研究结果表明,光合细菌提高过氧化氢酶、脲酶、转化酶和磷酸酶活性的最佳条件均为:pH为7.0,温度为30℃,加菌量为10~8个/克土;光合细菌提高土壤酶活性的效应因不同种类的酶而异,从实验数据可知,光合细菌能明显提高脲酶、转化酶活性,对磷酸酶活性提高程度一般,而对过氧化氢酶的提高程度较小。 (4)采用随机扩增多态性RAPD的方法研究了土壤环境中镉、铅及呋喃丹复合污染对土壤微生物群落DNA序列多样性的影响,其结果表明,镉、铅及呋喃丹复合污染对土壤微生物群落DNA序列的组成影响最大。受镉、铅和呋喃丹单一或复合污染的土壤微生物群落DNA序列多样性都有不同的程度的增加。结果还表明,镉、铅和呋喃丹复合污染对土壤微生物的影响比单一污染严重。在单一污染和复合污染中加入光合细菌后,加入菌的污染土壤微生物群落DNA多样性指数会比不加菌的污染土壤更接近对照土壤。加入菌污染土壤与对照土壤的相似系数要高于不加菌的污染土壤与对照土壤。这说明,光合细菌能改善受污染的土壤微生物群落DNA序列多样性。 (5)根据土壤中铅、镉及呋喃丹复合污染的正交实验结果,再结合实际的实验环境条件,设定了铅、镉及呋喃丹复合污染的盆栽试验条件,经过1个月的盆栽试验,最终取样测样,可以得知:①当Cd为20mg/kg,Pb为100mg/kg和呋喃丹为25mg/kg的复合污染浓度时,小白菜对镉、铅的吸收作用最强强,油菜对镉的吸收作用最弱,茼蒿对铅的吸收作用最弱。对照组油菜呋喃丹富集系数最大16.1%,小白菜最小10.4%,水萝卜为13.3%,茼蒿为11.5%;加菌组水萝卜呋喃丹富集系数最大6.1%,小白菜最小4.8%,油菜为5.7%,茼蒿为5.2%;②当Cd为10mg/kg,Pb为500mg/kg和呋喃丹为50mg/kg的复合污染浓度时,对照组镉的富集系数:水萝卜油菜小白菜茼蒿,铅的富集系数:小白菜水萝卜油菜茼蒿。而加菌组镉、铅富集系数高低分别为:水萝卜小白菜油菜茼蒿,小白菜水萝卜油菜茼蒿。呋喃丹的富集系数在对照组中茼蒿最大19.3%,水萝卜最小14.4%,油菜为17.5%,小白菜为16.4%;在加菌组中油菜最大9.6%,小白菜最小7.1%,水萝卜为8.2%,茼蒿为8.9%。