十溴联苯醚和铜复合污染对土壤微生物的生态毒理效应
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多溴联苯醚(PBDEs)和重金属是电子垃圾回收拆解场地及其周边土壤检出率较高的污染物,其中十溴联苯醚(BDE209)和铜(Cu)通常是共存并且分布范围较广的污染物。有关BDE209和Cu复合污染对土壤微生物的生态毒理效应尚未见报道。本文选用土壤可培养微生物种群数量、土壤酶活以及土壤微生物种群结构作为土壤活性指标,在实验室模拟条件下研究不同浓度BDE209与Cu单独及复合污染的土壤生态毒理效应。本论文研究结果如下：(1)土壤可培养微生物对BDE209与Cu单一及复合污染物十分敏感,复合污染所产生的微生物生长抑制作用要高于单一污染。土壤可培养微生物对BDE209与Cu单一及复合污染物的敏感性排序为真菌>放线菌>细菌。(2)土壤过氧化氢酶、脲酶以及蔗糖酶对BDE209和Cu十分敏感,并且复合污染物的酶活性抑制作用要高于单一污染物。土壤酶活性对BDE209与Cu单一及复合污染物的敏感性排序为蔗糖酶>脲酶>过氧化氢酶。(3)逐步回归分析结果表明,复合污染土样中BDE209和Cu之间的交互作用模式和强度在很大程度上取决于污染物暴露浓度和时间,不同浓度配比的复合污染物所产生的微生物生长抑制作用和酶活性抑制作用也是不同的,并且随着暴露时间的延长分别表现出协同、拮抗或者加和作用。(4)变性梯度凝胶电泳(DGGE)指纹图谱显示,BDE209或Cu会显著影响土样微生物种群结构,它们的存在会显著降低土样的微生物种群多样性,并且复合污染土样中微生物的种群多样性要低于单一污染土样。BDE209和Cu复合污染物对土样微生物群落结构的影响表现为协同作用。在经历了长时间的暴露处理后土壤微生物种群结构发生了很大的变化,并且出现耐受性菌株。
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 文献综述 | 第10-20页 |
| 1.1 研究背景 | 第10-14页 |
| 1.1.1 BDE209的特性、应用及使用情况 | 第10-11页 |
| 1.1.2 BDE209污染来源及其在环境中的迁移转化 | 第11-13页 |
| 1.1.3 BDE209毒理学研究进展 | 第13-14页 |
| 1.1.4 Cu污染现状及其毒性 | 第14页 |
| 1.2 BDE209和Cu对土壤微生物的生态毒理效应 | 第14-17页 |
| 1.2.1 BDE209和Cu对土壤微生物种群数量的影响 | 第15页 |
| 1.2.2 BDE209和Cu对土壤酶活性的影响 | 第15-16页 |
| 1.2.3 BDE209和Cu对土壤微生物种群结构的影响 | 第16-17页 |
| 1.3 复合污染 | 第17-18页 |
| 1.3.1 复合污染分类 | 第18页 |
| 1.3.2 土壤有机物-重金属复合污染研究现状 | 第18页 |
| 1.4 研究目的与意义 | 第18-20页 |
| 第2章 材料与方法 | 第20-32页 |
| 2.1 供试土壤 | 第20页 |
| 2.1.1 土壤理化性质 | 第20页 |
| 2.1.2 土壤预处理 | 第20页 |
| 2.1.3 土壤最大持水量测定 | 第20页 |
| 2.2 实验设计 | 第20-21页 |
| 2.2.1 BDE209单独暴露处理设计 | 第20页 |
| 2.2.2 Cu单独暴露处理设计 | 第20-21页 |
| 2.2.3 BDE209和Cu联合暴露处理设计 | 第21页 |
| 2.3 微生物培养与计数 | 第21-23页 |
| 2.3.1 试验用试剂及仪器 | 第21-22页 |
| 2.3.2 培养基的配制 | 第22页 |
| 2.3.3 土样微生物接种 | 第22页 |
| 2.3.4 微生物菌群数量计算 | 第22-23页 |
| 2.4 土壤酶活性的测定 | 第23-26页 |
| 2.4.1 土壤酶活性测定所需试剂及仪器 | 第23页 |
| 2.4.2 酶活性测定所需试剂及配置方法 | 第23-24页 |
| 2.4.3 土壤酶活性测定 | 第24-26页 |
| 2.5 土壤微生物DNA的提取 | 第26-28页 |
| 2.5.1 土壤微生物DNA提取所需试剂及仪器 | 第26-27页 |
| 2.5.2 土壤DNA提取所需试剂配制方法 | 第27页 |
| 2.5.3 土壤DNA提取步骤 | 第27-28页 |
| 2.6 PCR反应体系及反应程序的设置 | 第28-29页 |
| 2.6.1 通用引物设计 | 第28页 |
| 2.6.2 PCR反应体系 | 第28-29页 |
| 2.6.3 PCR反应程序 | 第29页 |
| 2.6.4 PCR产物的琼脂糖凝胶电泳检测 | 第29页 |
| 2.7 变性梯度凝胶电泳(DGGE) | 第29-31页 |
| 2.7.1 DGGE所需试剂及仪器 | 第29-30页 |
| 2.7.2 DGGE变性剂母液的配制 | 第30页 |
| 2.7.3 DGGE凝胶的配制 | 第30页 |
| 2.7.4 DGGE装置运行参数 | 第30-31页 |
| 2.8 DGGE图谱分析 | 第31-32页 |
| 2.8.1 DGGE条带序列分析 | 第31页 |
| 2.8.2 数据处理 | 第31-32页 |
| 第3章 BDE209与Cu单一和复合污染对土壤微生物种群数量的影响 | 第32-44页 |
| 3.1 BDE209对土壤微生物种群数量的影响 | 第32-35页 |
| 3.1.1 BDE209对土壤真菌种群数量的影响 | 第32-33页 |
| 3.1.2 BDE209对土壤细菌种群数量的影响 | 第33页 |
| 3.1.3 BDE209对土壤放线菌种群数量的影响 | 第33-34页 |
| 3.1.4 BDE209对土壤可培养微生物生长速率的影响 | 第34-35页 |
| 3.2 Cu对土壤微生物种群数量的影响 | 第35-38页 |
| 3.2.1 Cu对土壤真菌种群数量的影响 | 第35-36页 |
| 3.2.2 Cu对土壤细菌种群数量的影响 | 第36页 |
| 3.2.3 Cu对土壤放线菌种群数量的影响 | 第36-37页 |
| 3.2.4 Cu对土壤可培养微生物生长速率的影响 | 第37-38页 |
| 3.3 BDE209和Cu复合污染对土壤微生物种群数量的影响 | 第38-42页 |
| 3.3.1 BDE209和Cu复合污染对土壤真菌种群数量的影响 | 第38-39页 |
| 3.3.2 BDE209和Cu复合污染对土壤细菌种群数量的影响 | 第39-40页 |
| 3.3.3 BDE209和Cu复合污染对土壤放线菌种群数量的影响 | 第40-41页 |
| 3.3.4 BDE209和Cu复合污染交互作用模式探讨 | 第41-42页 |
| 3.4 本章小结 | 第42-44页 |
| 第4章 BDE209与Cu单一和复合污染对土壤酶活性的影响 | 第44-55页 |
| 4.1 BDE209对土壤酶活性的影响 | 第44-47页 |
| 4.1.1 BDE209对土壤过氧化氢酶活性的影响 | 第44-45页 |
| 4.1.2 BDE209对土壤脲酶活性的影响 | 第45页 |
| 4.1.3 BDE209对土壤蔗糖酶活性的影响 | 第45-46页 |
| 4.1.4 BDE209对土壤酶活性的抑制效率 | 第46-47页 |
| 4.2 Cu对土壤酶活性的影响 | 第47-50页 |
| 4.2.1 Cu对土壤过氧化氢酶活性的影响 | 第47-48页 |
| 4.2.2 Cu对土壤脲酶活性的影响 | 第48页 |
| 4.2.3 Cu对土壤蔗糖酶活性的影响 | 第48-49页 |
| 4.2.4 Cu对土壤酶活性的抑制效率 | 第49-50页 |
| 4.3 BDE209和Cu复合污染对土壤酶活性的影响 | 第50-54页 |
| 4.3.1 BDE209和Cu复合污染对土壤过氧化氢酶活性的影响 | 第50-51页 |
| 4.3.2 BDE209和Cu复合污染对土壤脲酶活性的影响 | 第51-52页 |
| 4.3.3 BDE209和Cu复合污染对土壤蔗糖酶活性的影响 | 第52-53页 |
| 4.3.4 BDE209和Cu复合污染对土壤酶活性的交互作用模式探讨 | 第53-54页 |
| 4.4 本章小结 | 第54-55页 |
| 第5章 BDE209与Cu单一和复合污染对土壤微生物群落结构的影响 | 第55-64页 |
| 5.1 土壤微生物总DNA的提取及PCR扩增反应 | 第55-58页 |
| 5.2 DGGE及系统发育分析 | 第58-63页 |
| 5.3 本章小结 | 第63-64页 |
| 第6章 结论与展望 | 第64-66页 |
| 6.1 主要结论 | 第64-65页 |
| 6.2 研究展望 | 第65-66页 |
| 参考文献 | 第66-75页 |
| 致谢 | 第75-76页 |
| 硕士期间科研成果 | 第76页 |
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