乳化微米Fe/Cu降解有機(jī)氯農(nóng)藥污染土壤過程中微生物群落變化特征

李 川，林 琳，萬金忠,薛建輝

(1.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院/ 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

乳化微米Fe/Cu降解有機(jī)氯農(nóng)藥污染土壤過程中微生物群落變化特征

李 川1，林 琳1，萬金忠2①,薛建輝1

(1.南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院/ 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

利用磷脂脂肪酸(phospholipids fattyacids,PLFAs)法，以杭州某農(nóng)藥廠六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)污染土壤為例，研究了空白(對照組)、還原鐵粉、微米Fe/Cu和微米Fe/Cu+5 mmol·L-1TX-100這4種處理對土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：在105 d的研究時間內(nèi)，微米Fe/Cu+TX-100組細(xì)菌生物量顯著降低，可能的原因是TX-100具有一定的毒性，破壞了細(xì)胞膜的功能和結(jié)構(gòu)；各組真菌/細(xì)菌生物量之比均呈上升趨勢，微米Fe/Cu+TX-100組比值最大；表面活性劑TX-100對革蘭陰性菌有抑制作用，還原鐵粉組革蘭陰性菌略有增加，微米Fe/Cu組革蘭陽性菌與革蘭陰性菌顯著增加。還原鐵粉組革蘭陽性菌/革蘭陰性菌比值較小，說明還原鐵粉的加入改善了土壤的營養(yǎng)狀況，而其他幾組營養(yǎng)脅迫較強(qiáng)。還原鐵粉和微米Fe/Cu+TX-100這2種修復(fù)方式對土壤通氣有明顯促進(jìn)作用。各處理組微生物總生物量高于對照組，表明處理過程有助于恢復(fù)污染土壤的生態(tài)功能。通過對不同處理組PLFAs進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)微米Fe/Cu與微米Fe/Cu+TX-100處理組后期原生動物明顯增加。

有機(jī)氯農(nóng)藥；土壤；磷脂脂肪酸；表面活性劑；零價鐵

有機(jī)氯農(nóng)藥(organochlorine pesticides,OCPs)曾在世界范圍內(nèi)大量使用,雖自20世紀(jì)80年代起被禁止生產(chǎn)和使用,但遺留的土壤污染問題一直是關(guān)注的重點。自金屬鐵還原處理氯代脂肪烴的稀溶液被報道以來,由于具有綠色經(jīng)濟(jì)等特點,零價鐵(zero valentiron,ZVI)還原過程也被用來降解土壤中的OCPs[1]?，F(xiàn)有研究表明,普通ZVI對場地土壤中OCPs,特別是DDTs等降解效果并不理想[2-3]。基于表面活性劑增溶強(qiáng)化的乳化ZVI體系被提出以實現(xiàn)污染土壤中OCPs的快速轉(zhuǎn)化降解[4]。但總的來說,化學(xué)還原處理難以實現(xiàn)土壤中氯代污染物的完全降解,更不能反映修復(fù)后土壤的生理生態(tài)變化。目前對于土壤修復(fù)效果的判定多是對土壤中目標(biāo)污染物的濃度與修復(fù)目標(biāo)或限值進(jìn)行比較,在很多情況下不能全面、科學(xué)地反映土壤的整體環(huán)境質(zhì)量,有時甚至?xí)?dǎo)致一些錯誤結(jié)論[5]。如有研究發(fā)現(xiàn)土壤中的有機(jī)物經(jīng)過修復(fù)反而生成了毒性更強(qiáng)的污染物[6-7]。因此,在土壤中OCPs更為徹底的降解的同時,改善ZVI處理后的土壤生境也是需要關(guān)注的問題。

磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acids,PLFAs)作為微生物的生物標(biāo)記[8],具有較高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和敏感性[9],由國外學(xué)者提出并廣泛地應(yīng)用于土壤微生物群落研究[10-11]中。國內(nèi)學(xué)者近年來也做了很多相關(guān)研究,張秋芳等[12]利用PLFAs技術(shù)發(fā)現(xiàn)煙土土壤中起主導(dǎo)作用的功能菌是真菌、假單胞菌、甲烷氧化菌和部分好氧菌、厭氧菌及硫酸鹽還原菌。寧欣強(qiáng)等[13]利用PLFAs技術(shù)分析了A+OSA污泥減量工藝微生物的群落結(jié)構(gòu)變化。吳振斌等[14]利用磷脂脂肪酸技術(shù)研究了人工濕地微生物群落結(jié)構(gòu)。陳曉娟等[15]利用PLFAs和MicroRespTM方法分析了不同耕地利用方式下土壤微生物活性及群落結(jié)構(gòu)特性。

PLFAs的變化和樣品中微生物種類的變化呈正相關(guān)關(guān)系,因此通過提取分析PLFAs可以比較準(zhǔn)確反映樣品中微生物群落的組成結(jié)構(gòu)變化[16]。常見的用于分析PLFAs譜圖的方法主要有將測得的PLFAs直接用主成分分析(principal components analysis,PCA)、部分最小二乘法識別(partial least squares,PLS)和群落多余度分析(redundancy analysis,RDA)等[17]。利用磷脂脂肪酸 (PLFAs)技術(shù),以杭州某農(nóng)藥廠污染場地土壤為例,分析不同ZVI處理方式下土壤培養(yǎng)反應(yīng)過程中的微生物群落結(jié)構(gòu),考察土壤培養(yǎng)過程中微生物類群PLFAs動態(tài)變化,嘗試從生態(tài)功能恢復(fù)方面評價不同的零價鐵體系修復(fù)有機(jī)氯農(nóng)藥污染土壤的效果。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

從杭州某有機(jī)氯農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)遺留污染場地采集土壤樣品。試驗土壤為砂質(zhì)壤土,弱堿性,主要污染物為六六六(HCH)和滴滴涕(DDT)。土壤主要理化性質(zhì):粒徑分布>0.2～2 mm占3.48%,>0.02～0.2 mm占67.9%,0.002～0.02 mm占17.0%,<0.002 mm占11.6%;w(有機(jī)質(zhì))為52.0 g·kg-1;pH值為5.2;主要目標(biāo)污染物w(α-HCH)為3.59 mg·kg-1,w(γ-HCH)為10.1 g·kg-1,w(p,p′-DDD)為5.38 g·kg-1,w(p,p′-DDT)為19.0 g·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

共開展4組土壤培養(yǎng)試驗,即空白試驗、還原鐵粉、微米Fe/Cu、微米Fe/Cu+5 mmol·L-1TX-100。每組樣品設(shè)置2個平行,具體條件見表1。各組均采用0.3 mmol·L-1醋酸控制初始pH值為4.5左右。

土壤培養(yǎng)試驗步驟為:稱取10.0 g還原鐵粉制備所需零價鐵和微米Fe/Cu,水洗至中性后迅速稱取200 g污染土(干重)加入500 mL 具塞塑料罐中,加入90 mL表面活性劑溶液,混合攪拌均勻蓋緊,置于智能人工氣候箱中放置培養(yǎng)。于0、5、15、25、35、45、55、65、75、85、95 及105 d時取土樣4.0 g,進(jìn)行PLFAs測定。

表1 土壤培養(yǎng)試驗設(shè)計

Table 1 Design of the soil incubation experiment

處理方式w(Fe)/%w(Cu)/%TX-100濃度/(mmol·L-1)空白000零價鐵500微米Fe/Cu510微米Fe/Cu+TX-100515

1.3 PLFAs的測定方法

采用修正的Bligh-dyer 法[18]振蕩提取總脂,經(jīng)硅膠柱層析分離得到磷脂脂肪酸。甲酯化后,以酯化的C19∶0為內(nèi)標(biāo),用氣相色譜儀(GC6850,Agilent Technologies Co.,USA)進(jìn)行測定,檢測溫度為 21 ℃,濕度為 58%。H2和 N2進(jìn)氣氣壓示數(shù)在0.35左右,空氣示數(shù)在0.42左右。應(yīng)用美國 MIDI 公司開發(fā)的 Sherlock MIS 4.5系統(tǒng)分析鑒定微生物類群。不同類群微生物具有獨特的PLFAs特征譜圖,可以對微生物群落進(jìn)行識別和定量分析。

TX-100(分析純)產(chǎn)自美國捷倍思有限公司;還原鐵粉(分析純,粒徑<0.150 mm)購于南京化學(xué)試劑廠;丙酮(色譜純)和正己烷(色譜純)購于德國Merk公司;CuCl2·2H2O、NiCl2·6H2O(分析純,w為99.0%)購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;超純水由美國Milli Q系統(tǒng)提供。

1.4 數(shù)據(jù)分析

PLFAs數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行主成分分析(PCA)。

2 結(jié)果與討論

2.1 培養(yǎng)過程中土壤微生物類群PLFAs變化

土壤中測定出現(xiàn)的PLFAs標(biāo)記物及對應(yīng)指示的特定微生物見表2[19-21]。由圖 1可見，對于細(xì)菌與真菌,Fe/Cu+TX-100組與空白組細(xì)菌呈減少趨勢,可能與TX-100具有一定的毒性有關(guān)。許多化學(xué)表面活性劑對微生物都具有一定的毒性,這主要是由于化學(xué)表面活性劑往往能夠溶解細(xì)胞酶、細(xì)胞受體和蛋白質(zhì),并導(dǎo)致細(xì)胞膜生理功能紊亂或膜結(jié)構(gòu)損傷,從而改變細(xì)胞膜的通透性,并導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)的流失[21]。TX-100的加入抑制了某些細(xì)菌的生長,但真菌未受影響,除空白組外各組真菌均呈增加趨勢。土壤真菌對于土壤肥力有著舉足輕重的作用。土壤中的真菌一方面可以分解土壤中的有機(jī)質(zhì)，從而形成腐殖質(zhì)并釋放養(yǎng)分,另一方面又同化土壤碳素和固定無機(jī)營養(yǎng),形成真菌生物量[21]。此外,土壤真菌PLFAs/細(xì)菌PLFAs比值也通常用于表征土壤中2個種群的相對豐富程度及土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[22],比值越高,土壤生態(tài)系統(tǒng)越持續(xù)穩(wěn)定。由圖1所示,各組真菌/細(xì)菌PLFAs比值均呈上升趨勢,Fe/Cu+TX-100組尤為明顯,這也與筆者前期研究中土壤中的污染物降解規(guī)律一致[23]。

表面活性劑的加入對于革蘭陽性菌和革蘭陰性菌均有一定的抑制作用,Fe組革蘭陰性菌略有增加，而 Fe/Cu 組革蘭陽性菌與革蘭陰性菌明顯增加。

革蘭陽性菌/革蘭陰性菌比值可以指示土壤營養(yǎng)狀況[24],比值越高表示其營養(yǎng)脅迫越強(qiáng),且土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)受到的干擾也加強(qiáng)。Fe 組革蘭陽性菌/革蘭陰性菌比值較空白組有所降低,而其他2組則升高。

單不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比值可以表示土壤中好氧細(xì)菌與厭氧細(xì)菌的相對優(yōu)勢,從而反映土壤的通氣條件,單不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比值越高表示土壤通氣條件越好[25]。從圖 1可知，各組比值均呈上升趨勢,Fe和Fe/Cu+TX-100處理對土壤通氣有明顯促進(jìn)作用。

各組原生動物PLFAs數(shù)值均呈明顯上升趨勢。Fe/Cu+TX-100組原生動物PLFAs由最初的0.34增加到105 d時的1.90 nmol·g-1,Fe、Fe/Cu和空白組在 105 d時也分別達(dá)1.15、1.19和1.50 nmol·g-1。原生動物雖然是真核生物,但它對環(huán)境變化的反應(yīng)與后生動物很相似,會對土壤環(huán)境的細(xì)微變化做出相應(yīng)的反應(yīng),目前有將原生動物作為不同污染物的指示生物的研究。

表2 指示特定微生物的PLFAs生物標(biāo)記物[19-20]

Table 2 PLFAs biomarker of a specific microbe

指示的特定微生物 PLFAs標(biāo)記細(xì)菌14∶0,15∶0,a15∶0,i15∶0,16∶0,i16∶0,10Me16∶0,16∶1ω5c,16∶1ω8c,17∶0,a17∶0,i17∶0,18∶0,18∶1ω6c,a19∶0,i19∶0真菌16∶1ω5c,18∶1ω9c,18∶2ω6c放線菌10Me[16∶0,17∶1ω7c,18∶0,18∶1ω7c,19∶1ω7c,20∶0]革蘭陽性菌a11∶0,11∶0,a12∶0,i13∶0,a13∶0,i14∶0,a14∶0,14∶0,a15∶0,i15∶0,i15∶1ω6c,i15∶1ω9c,a15∶1ω9c,i16∶0,a16∶0,i17∶0,a17∶0,i17∶1ω9c,i18∶0,i19∶0,a19∶0革蘭陰性菌14∶1ω9c,15∶1ω[8,6]c,16∶1ω7cDMA,17∶1ω[8,7,3]c,17∶0,cy17∶0ω7c,16∶02OH,16∶1ω[9,7,6]c,18∶1ω[9,7,6]c,19∶1ω[9,8,7,6]c,cy19∶0ω[9,7]c,cy19∶0[9,10]DMA,cy20∶0ω6c,20∶1ω[9,8,6]c,21∶1ω[9,8,6,3]c,22∶1ω[9,8,6]c,10∶02OH,10∶03OH,12∶1ω8c,13∶1ω[5,4,3]c單不飽和脂肪酸15∶1ω6c,16∶1ω[7,9]c,17∶1ω8c,18∶1ω9c飽和脂肪酸10∶0,12∶0,14∶0,15∶0,16∶0,17∶0,18∶0,20∶0,21∶0,22∶0,23∶0,24∶0好養(yǎng)菌15∶0,i15∶0,16∶0,i16∶0,i17∶0,a17∶0厭氧菌12∶0DMA,13∶0DMA,14∶1ω7cDMA,14∶0DMA,i15∶0DMA,17∶0DMA,18∶2DMA,18∶1ω[9,7]cDMA,16∶1ω7cDMA,18∶1ω7c原生動物15∶4ω3c,15∶3ω3c,16∶3ω6c,16∶4ω3c,18∶3ω6c,19∶4ω6c,19∶3ω6c,19∶3ω3c,20∶4ω6c,20∶5ω3c,20∶2ω6c,21∶3ω6c,21∶3ω3c,22∶5ω3c,22∶2ω6c,23∶3ω3c,24∶4ω6c,24∶3ω3

i、a、cy和Me分別表示異、反異、環(huán)丙基和甲基分枝脂肪酸; ω和c分別表示脂肪端和順式空間構(gòu)造;DMA為十二醛二甲縮醛；OH為羥基。

圖1 不同處理過程中土壤微生物類群磷脂脂肪酸(PLFAs)的變化Fig.1 Variation of PLFAs of the microbial groups in the soil relative to treatment

土壤細(xì)菌一般占土壤微生物總數(shù)的70%～90%,在供試土壤中細(xì)菌總PLFAs值為2.00 nmol·g-1,其他微生物都在0.2～0.5 nmol·g-1左右?？赡苁且驗門X-100的毒性,加入TX-100處理組細(xì)菌量較少,因此總PLFAs在Fe/Cu+TX-100處理組中雖也有增加,但少于Fe和Fe/Cu處理組。105 d 時Fe、Fe/Cu和Fe/Cu+TX-100組總PLFAs分別為5.10、5.90 和 3.66 nmol·g-1,均顯著高于空白組(2.72 nmol·g-1,P<0.05),表明處理過程有助于污染土壤微生物的增加,即有助于污染土壤的生態(tài)功能恢復(fù)。

2.2 培養(yǎng)過程中土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)分析

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要功能組分,它們通過調(diào)節(jié)自身體內(nèi)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)或過程來主動或被動地響應(yīng)環(huán)境變化。PLFAs是微生物細(xì)胞膜的重要組成部分,其種類和組成比例可用以鑒別污染土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性變化[26]。

對空白組PLFAs進(jìn)行主成分分析,共提取3個主成分。其中,第1主成分(PCA1)貢獻(xiàn)率是38.16%,第2主成分(PCA2)貢獻(xiàn)率是17.61%,第3主成分(PCA3)貢獻(xiàn)率是13.23%。如圖2可知,空白組處理中期(35、45、55、75 d)與處理后期(85、95、105 d)微生物群落結(jié)構(gòu)在第1與第3主成分上出現(xiàn)明顯的分布差異,處理后期的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似,分布于第3主成分正方向上;而處理中期分布于第3主成分負(fù)方向上;處理前期(5、15、25 d)微生物群落結(jié)構(gòu)與其他2個處理期在在第1與第3主成分上出現(xiàn)明顯的分布差異。單個PLFAs初始載荷因子主成分分析結(jié)果表明,以第1主成分起主要作用的PLFAs是12∶0、13∶0 DMA、15∶4 w3c、15∶0 iso、16∶0 iso、a16∶0、16∶1 w7c、18∶1 w9c、22∶5 w3c,對第2主成分起主要作用的PLFAs是16∶1 w7c、17∶1 w7c、cy17∶0 w7c、18∶1 w9c、18∶1 w7c、18∶0、cy19∶0 w9c,對第3主成分起主要作用的PLFAs是12∶0、13∶1 w5c、cy19∶0 w9c。

圖2 不同處理組土壤中微生物群落PLFAs的主成分分析Fig.2 Principal components analysis of PLFAs of the soil microbial community relative to treatment

對零價鐵處理組PLFAs進(jìn)行主成分分析,提取3個主成分。其中,第1主成分貢獻(xiàn)率是44.67%,第2主成分貢獻(xiàn)率是15.18%,第3主成分貢獻(xiàn)率是12.51%。如圖2可知,處理中期(55、65、75 d)與處理后期(85、95、105 d)微生物群落結(jié)構(gòu)在第2主成分出現(xiàn)分布差異,處理中期(35、45 d)與處理后期微生物群落結(jié)構(gòu)在第3主成分出現(xiàn)分布差異,在第3主成分的負(fù)方向上;處理前期(15、25 d)微生物群落結(jié)構(gòu)與其他2個處理期在第1主成分上出現(xiàn)明顯的分布差異。單個PLFAs初始載荷因子主成分分析結(jié)果表明,以第1主成分起主要作用的PLFAs是13∶1 w5c、14∶0、14∶0 iso、15∶4 w3c、15∶0 iso、a16∶0、16∶1 w7c、20∶0 10Me、22∶5 w3c,對第2主成分起主要作用的PLFAs是a11∶012∶0、13∶1 w5c、13∶0 DMA、17∶1 iso w9c、18∶0,對第3主成分起主要作用的PLFAs是15∶3 w3c、18∶3 w6c、18∶0 iso、19∶1 w8c。

對微米Fe/Cu處理組PLFAs進(jìn)行主成分分析,提取3個主成分。其中,第1主成分貢獻(xiàn)率是49.59%,第2主成分貢獻(xiàn)率是14.42%,第3主成分貢獻(xiàn)率是11.97%。如圖2可知,處理后期(85、95、105 d)微生物群落結(jié)構(gòu)相似，都在第1主成分的正方向上,其他時期都在第1主成分的負(fù)方向上,分布差異明顯;處理中期(65、75 d)與前期(15、25、35、45、55 d)在第2主成分與第3主成分的差異明顯。單個PLFAs初始載荷因子主成分分析結(jié)果表明,以第1主成分起主要作用的PLFAs是13∶0 DMA、a17∶0、a17∶1 w7c、17∶1 w7c、17∶0、18∶1 w7c、18∶0 DMA、19∶3 w6c、19∶1 w8c、cy19∶0 w9c、23∶3 w3c,對第2主成分起主要作用的PLFAs是14∶0、14∶0 iso、15∶3 w3c、16∶0 iso18∶2 w6c、18∶1 w9c,對第3主成分起主要作用的PLFAs是16∶0、cy17∶0 w7c、19∶0、21∶3 w3c。

對微米Fe/Cu+TX-100處理組PLFAs進(jìn)行主成分分析,提取3個主成分。其中,第1主成分貢獻(xiàn)率是35.74%,第2主成分貢獻(xiàn)率是20.50%,第3主成分貢獻(xiàn)率是15.35%。如圖2可知,空白組處理中期(45、55、65、75 d)與處理后期(85、95、105 d)微生物群落結(jié)構(gòu)的分布差異出現(xiàn)在第1主成分上與第3主成分上;處理前期(5、15、25 d)微生物群落結(jié)構(gòu)與處理后期在第1主成分有分布差異。微米Fe/Cu+TX-100組單個PLFAs初始載荷因子主成分分析結(jié)果表明,以第1主成分起主要作用的PLFAs是12∶0、14∶0 iso、15∶4 w3c、a16∶0、16∶1 w7c、20∶0 10Me,對第2主成分起主要作用的PLFAs是16∶0 iso、16∶0、17∶1 w7c、18∶1 w7c、19∶1 w8c、cy19∶0 w9c、19∶0,對第3主成分起主要作用的PLFAs是16∶3 w6c、cy 17∶0 w7c、18∶3 w6c、24∶4 w6c。

在處理前期出現(xiàn)的PLFAs主要是16∶1 w7c、17∶1 w7c、cy17∶0 w7c、18∶1 w9c、18∶1 w7c、18∶0、cy 19∶0 w9c,12∶0、14∶0 iso、15∶4 w3c、a16∶0、16∶1 w7c、20∶0 10Me,處理中期出現(xiàn)的PLFAs主要是a11∶0、12∶0、13∶1 w5c、13∶0 DMA、17∶1 iso w9c、18∶0,16∶0、cy 17∶0 w7c、19∶0、21∶3 w3c,處理后期出現(xiàn)的PLFAs主要是12∶0、13∶1 w5c、cy19∶0 w9c、15∶3 w3c、18∶3 w6c、18∶0 iso、19∶1 w8c、14∶0、14∶0 iso、15∶3 w3c、16∶0 iso18∶2 w6c、18∶1 w9c、16∶3 w6c、cy17∶0 w7c、18∶3 w6c、24∶4 w6c。

在處理后期,尤其是微米Fe/Cu與微米Fe/Cu+TX-1002組單不飽和脂肪酸(如17∶1 w7c、18∶1 w7c、19∶3 w6c、19∶1 w8c、23∶3 w3c;16∶3 w6c、18∶3 w6c、24∶4 w6c)含量明顯增加,表明真核細(xì)胞顯著增加。

3 結(jié)論

研究了土壤培養(yǎng)方式下不同零價鐵還原降解土壤中OCPs污染過程中土壤微生物的變化。

(1)在105 d的研究時間內(nèi),還原鐵粉、微米Fe/Cu、微米Fe/Cu+TX-100和空白組總PLFAs都在增加,表示土壤中微生物總量隨時間在逐漸恢復(fù);各處理組的各項指標(biāo)均優(yōu)于空白組,說明處理組中污染物的降解有利于土壤中微生物的恢復(fù)。

(2)TX-100的毒性作用影響了微米Fe/Cu+TX-100組細(xì)菌活性,使其總量顯著少于其他組,但投加TX-100的組提高了土壤生態(tài)緩沖能力,促進(jìn)土壤通氣等性能。

(3)通過對不同處理組PLFAs進(jìn)行主成分分析,發(fā)現(xiàn)處理后期加入微米Fe/Cu與加微米Fe/Cu+TX-100組原生動物顯著增加。

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(責(zé)任編輯： 陳 昕)

Dynamics of Soil Microbial Community in the Process of Degrading Organochlorine Pesticides in Soil With Emulsified Micron Fe/Cu.

LIChuan1,LINLin1,WANJin-zhong2,XUEJian-hui1

(1.Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China, College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China；2.Nanjing Institute of Environmental Sciences， Ministry of Environmental Protection， Nanjing 210042， China)

Effects of remediation of hexachlorocyclohexane (HCH) and dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT) contaminated soil with reduced iron powder (Treatment Ⅰ), micron Fe/Cu (Treatment Ⅱ) and micron Fe/Cu+5 mmol·L-1TX-100 (Treatment Ⅲ), separately on structure of the soil microbial community therein were studied through a field experiment using the phospholipid fatty acid (PLFAs) method. Results show that the microbial decreased in biomass significantly, 105 days after the plot was treated with Micron Fe/Cu+TX-100, which is probably attributed to the toxicity of TX-100, damaging the structure and function of cell membranes. The fungi/bacteria ratio in biomass increased in all the treatments, particularly in Treatment Ⅲ. Surfactant TX-100 inhibited gram negative bacteria, while reduced iron powder increased the bacteria slightly. However, micron Fe/Cu had both gram positive bacteria and gram negative bacteria increased significantly. In Treatment I, the ratio of gram positive bacteria/gram negative bacteria, which indicates that Treatment Ⅰ improved soil nutrition, while Treatments Ⅱ and Ⅲ triggered certain nutrient stresses. Treatment Ⅰ and Treatment Ⅲ had obvious promoting effect on soil aeration. The significant increase in total microbial biomass in all the treatments reveals that these treatments are conducive to restoring ecological functions of the contaminated soil. Principal component analysis of PLFAs demonstrates that soil protozoans grew significantly in number during the later stages of the processing in Treatments Ⅱ and Ⅲ.

organochlorine pesticides; soil; phospholipid fatty acid; surfactant; zerovalent iron

2016-03-28

國家自然科學(xué)基金(41571316，41201311);江蘇省高校自然研究重大項目(12KJA180003);江蘇省環(huán)保科研課題(2013026);林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201404305);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)

X53

A

1673-4831(2017)02-0181-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.02.012

李川(1972—),女,四川安岳人,副教授,博士,主要從事環(huán)境生態(tài)和污染治理研究。E-mail: lichuan-2001@hotmail.com

① 通信作者E-mail: wjz@nies.org