有机氯农药污染土壤生物学特性及降解效应研究

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1、有机氯农药污染土壤生物学特性及降解效应研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：孙广东指导教师：李广贺教授二○一五年六月BiologicalCharacteristicsandBiodegradationofOrganochlorinePesticidesinContaminatedSoilsDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofEngineeringinEnvir

2、onmentScienceandTechnologybyGuangdongSunDissertationSupervisor:ProfessorLiGuangheJune,2015摘要摘要工业污染场地污染特征的识别对于设计、实施及评价土壤污染治理具有重要的基础意义。本文系统研究了农药厂搬迁场地土壤环境中的有机氯农药等典型有机类污染物的赋存特征，揭示了有机氯农药污染生物学特性、土著植物根围和根际效应及其与环境因子之间的关系，考察了不同生物强化过程中土壤中HCHs/DDTs去除效果及微生物群落结构的动态演化。本研究中，在污染表层土壤中检测出18种有机氯农药，其中HC

3、Hs和DDTs检出率为100%，其最高浓度为国家标准4-5个数量级，植物组织样品中的HCHs和DDTs的检出率在95%以上。根围土壤中污染物的浓度显著低于裸露土壤，差别为1-2个数量级。污染物沿土壤剖面分布的分析结果表明DDTs和HCHs存在深层迁移的风险。测定了有机氯污染土壤样品中的土壤酶活、功能基因（linA和RDH-like）、微生物群落结构及多样性，结果表明：土壤中的微生物群落结构和多样性随着污染水平的升高而降低；同一污染水平下植物生长促进了微生物多样性；linA基因的丰度随着污染水平升高而提高；植物根际区RDH-like和linA基因的丰度为裸露土壤的

4、3倍。采用多元统计分析方法确定了污染土壤中微生物群落和多样性的特征，揭示了HCHs和DDTs、土壤理化因子和植物生长等对不同采样点的土壤微生物群落的影响规律。采用微生物与植物协同降解有机氯农药，考察了不同实验条件下的降解效果以及土壤中微生物群落的演化特征。经过90天的降解，土壤中HCHs和DDTs最高去除率分别达到81%和85%左右。对微生物群落结构、多样性、Kocuriasp.P5和linA基因的分析结果表明植物生长区形成了独特的微生物类群，说明农药污染和环境胁迫对微生物群落结构的重塑性具有重要作用。关键词：污染场地，有机氯农药，微生物群落，生物降解；IAbs

5、tractAbstractUnderstandingandmontoringthebiologicalchracteristicsoforganochlorinepesticidescontaminatedsoilisoffundamentalimportanceforthedesign,implementationandevaluationofabiodegradationprocess.Focusingonanabandonedsitesofpesticideindustry,thepresentstudywasdevotedtotheillustratio

6、noftheoccurrenceoforganochlorinepesticides(OCPs)andtheirenvironmentalimpactonsoilmicrobialcommunityandecology.Pilot-scaleremediationofhighlyOCPs-contaminatedsoilwasconducted,inwhichboththeremovalOCPandthedynamicevolutionofmicrobialcommunitywasmonitoredbythe454pyrosequencingmethod.Eig

7、htenOCPswereidentifiedfromthesurfacesoilsamplesinwhichhexachlorocyclohexanes(HCHs)anddichlorodiphenyltrichloroethanes(DDTs)werethepredominantcontaminantswitha100%detectionrate.ThehighestconcentrationofOCPswas4to5ordersofmagnitudeoftheregulationvaluesofChina.Withrespecttotheplanttissu

8、esamples,HCH