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重金属复合污染对土壤环境微生物群落的影响机理研究

王秀丽  
【摘要】: 工农业的迅猛发展,带来了一系列的环境问题,其中土壤中的重金属污染问题也越来越严重,由于重金属污染具有隐蔽性和聚积性等特点,土壤重金属污染已成为当前环境科学研究中的一个重点。土壤是微生物的大本营,微生物对重金属胁迫的反应要比动物和植物敏感,重金属一旦污染土壤,不仅严重危害植物生产,影响人畜健康,亦能引起土壤微生物群落整体性的变化。一般来说,重金属污染使得土壤微生物的生长、形态和代谢均受到干扰,导致微生物群落结构变化,生态平衡稳定性受到破坏。然而,对于重金属污染和微生物群落之间的关系在国内外研究得不是很透彻,因此,开展重金属污染对土壤微生物群落影响机理的研究对探索微生物在污染土壤环境中的分布、生长和活动规律,揭示污染生境的土壤微生物种群间平衡,评价重金属污染的土壤生态质量,发展污染土壤生物治理和环境修复技术有着重要的科学意义和应用前景。 本文以浙江省富阳市环山乡遭受重金属复合污染的铜锌冶炼厂附近水稻土为实验材料,较系统地研究了重金属污染和土壤环境质量生物学指标之间的关系,诸如重金属污染和微生物生物量、土壤酶、土壤代谢商、微生物商等之间的关系,通过BIOLOG生态盘研究法着重探讨了重金属污染对土壤微生物群落结构的影响机理,在实验室培养条件下研究了重金属污染对微生物利用外源基质的动态变化,取得了一些有意义的结果,总结如下: 1、土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、代谢商、土壤酶活性等是表征土壤质量的重要生物学指标,本文对浙江省富阳市环山乡遭受重金属复合污染的铜锌冶炼厂附近土壤进行了土壤生物学指标的测定,结果表明,土壤中重金属元素铜、锌、镉、铅都有一定程度的污染,铜、锌、镉、铅对土壤磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性具有不同程度的抑制作用,有效铜、有效锌、有效镉、有效铅与土壤代谢商的正相关性都达到极显著水平,而与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮占全氮的百分比均呈显著负相关。 2、研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响。结果表明,重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量。用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响,结果发现平均吸光值(AWCD)随培养时间的延长呈明显 的上升趋势,但 10个供试土样的 AWCD差异不是很明显。用典型变量分析对 BIOLOG数据进行整理分类发现,重金属污染影响了微生物群落结构,反映在典· 型变量!(CV)与重金属元素含量呈显著正相关,因此认为典型变量 1是反映 重金属污染程度的有效指标。典型变量1和有效铜、锌、锯、铅之间经逐步回归 分析可以得到拟合效果较好的方程,由自变量的决定系数可知,有效铜是影响典 型变量1最主要的因素。 3、本文对浙江省富阳市环山乡遭受重金属复合污染的铜锌冶炼厂附近水稻土微 生物活世进行了动态研究,对污染程度差异较大的水稻土进行了实验室的培养实 验,结果表明,重金属污染对微生物能源利用率有一定程度的抑制作用。添加用 量为 1500mgC/kg的梭甲基纤维素钠(纤维素的一种人水稻土在一个月内的土 壤呼吸量的增加量以及微生物生物量碳的增加量随着污染程度的加剧有降低的 趋势。用量为 1500mg/kg的浚甲基纤维素钠(纤维素的一种)在一个月内能缓慢 增加土壤微生物生物量碳,而土壤呼吸量在纤维素添加后一个月内增加比较快。 在不同污染程度的水稻土之间比较发现,重金属污染能降低微生物生物量碳和土 壤呼吸。轻度污染能够刺激微主物的活性,同时也刺激了微生物对能源物质的利 用率。


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