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《南京农业大学》 2012年
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Sphingobium indicum B90A降解六六六的特性及其对污染土壤的生物修复

陈婷  
【摘要】:有机氯农药(Organochlorine pesticides, OCPs)是环境中持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants, POPs)的一部分,具有POPs的环境持久性、生物蓄积性、半挥发性以及高毒性等重要特征。有机氯农药六六六(Hexachlorocyclohexane, HCH)是有机氯农药主要品种之一,含有α、β、γ、δ等异构体,曾被广泛用于卫生防疫和防治农业病虫害,但由于其毒性和持久性引发了一系列环境问题。HCH虽已被停用多年,在环境中仍有残留且有一定的环境风险。物理化学技术对于污染场地修复而言成本较高,且易破坏土壤生态环境和土壤结构。而生物修复技术以及以生物修复为主要内容的复合修复技术则可以有效地避免传统修复方法带来的一些弊端。生物修复中,利用微生物降解,在农药污染场地的修复中具有重要作用。 本文以HCH降解菌Sphingobium indicum B90A为实验材料,研究了液体无机盐环境和泥浆反应环境中,各因素对S. indicum B90A降解HCH的影响,探索利用S.indicum B90A以生物泥浆反应的方式处理HCH污染土壤的可行性,为HCH污染土壤的生物修复提供理论知识和技术指导。研究结果如下: 以降解菌S. indicum B90A为材料,采用摇瓶培养法研究了在α-、β-、γ-和δ-HCH4种异构体混合体系中,菌体接种量、培养温度、溶液pH、农药浓度、共代谢底物因素等对S. indicum B90A降解HCH各异构体的影响。结果表明:S. indicum B90A对HCH的降解率随着菌体接种量的增加而相应提高,适宜接菌量为5%;对4种异构体降解的最佳温度为35℃;中性或弱碱环境更有利于HCH异构体的降解;S. indicumB90A对α-和β-HCH的利用较好,其次是γ-和δ-HCH。随着HCH浓度的增加,其对4种HCH异构体降解率均逐渐降低。在共代谢底物的研究中,添加葡萄糖或酵母粉均能明显地提高S. indicum B90A对HCH的降解能力。 设定不同的水土比、添加外源营养物质及表面活性剂等调控因子,进行污染土壤泥浆反应条件的探索。结果表明:不同的水土比对农药的降解率影响差别不大,根据实验结果并结合污染土的处理量将水土比设定为10:4,添加葡萄糖、酵母粉、黄豆粉等营养物质及提高降解菌接种量对泥浆中HCH的降解作用无明显的促进。推测泥浆反应体系中HCH农药的生物可利用性可能是影响其降解效率的关键因素,在反应体系中添加系列浓度的Triton X-100、Tween80等化学表面活性剂,对泥浆反应体系中HCH的降解效率影响不明显。将生物表面活性剂鼠李糖脂发酵液按鼠李糖脂的临界角束浓度值(CMC)为基准进行一定比例的稀释,发现添加23.6mg·L-1的鼠李糖脂可微弱地提高泥浆反应体系中S. indicum B90A对HCH的降解,该处理中HCH的降解率比对照高4.2%。而添加鼠李糖脂浓度为118和472mg·L-1时反而抑制了S. indicumB90A对泥浆中HCH的降解,这可能是由于高浓度的鼠李糖脂成为了降解菌的替代碳源而抑制了降解菌对HCH的降解,或者是生物表面活性剂浓度超过CMC(236mg·L-1)时抑制了降解菌对胶束内污染物的直接利用。由此可以推断合适浓度的鼠李糖脂对提高泥浆中HCH的生物可利用性有一定的促进作用。 污染土壤含HCH72.08mg·kg-1,经泥浆反应生物修复并风干后,其中HCH残留量为2.31mg·kg-1.与原始污染土对比,考察污染土壤修复后的生物毒性,发现修复后的土壤生物毒性大为降低,在一定程度上减缓了对植物种子的毒性。污染土壤对黄瓜种子的根伸长抑制率为23.9%,土壤修复后降为7.5%,黄瓜种子在污染土壤中的发芽指数48.8%,土壤修复后黄瓜种子的发芽指数为75.4%。污染土壤对白菜种子的根伸长抑制为3.2%,种子发芽指数为44.9%,修复后的土壤对白菜种子未表现出毒性影响,与无污染的对照土壤结果一致,没有表现出根伸长抑制,种子发芽指数为100.0%。 研究结果证明用泥浆法生物修复HCH污染土壤方法是可行的,经生物修复后土壤中HCH含量为2.31mg·kg-1,去除率达到96.8%.国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)标准三级规定HCH≤1.0mg·kg-1,对工业污染土壤可结合其实际使用途径,或经清洁土稀释后再利用,或寻找更加有效的方法进一步处理。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X172;X53

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