固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

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1、第31卷第5期环境化学Vol．31，No．52012年5月ENVIRONMENTALCHEMISTRYMay2012固定化毛霉对工业和农田污染土壤中*多环芳烃的降解和生物有效性评价1，21＊＊3111刘丹巩宗强金京华李晓军台培东李培军(1．中国科学院沈阳应用生态研究所，污染生态与环境工程重点实验室，沈阳，110016;2．中国科学院研究生院，北京，100049;3．轻工业环境保护研究所，北京，100089)摘要为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性，应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复，用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提

2、取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性，并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系．焦化厂污染土壤中多环芳烃的30d降解率为77．6%，沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30d降解率为54．2%，焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显．焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性，各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制，说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况．关键词多环芳烃，土壤，降解，环糊精，生物有效性，毛霉．［1］多环芳烃(PAHs)分布广、稳定性强、

3、生物富集率高、致癌性强，对环境和人类健康构成极大威胁．城市中焦炭厂、煤气厂等企业在生产过程中产生大量多环芳烃，厂区及周边土壤中多环芳烃的含量极［2］高，且老化现象严重．由于我国经济的快速发展，这些企业多处于搬迁状态，遗留下来的土壤污染问题［3］非常严重．另外，由于我国上世纪发展污水灌溉，用含有有机污染物的废水灌溉农田，我国农田土壤也［4-5］因此遭受多环芳烃的污染，典型污灌区包括天津污灌区、北京燕山石化污灌区及沈抚污灌区等．［6］研究表明，微生物修复是去除环境中多环芳烃的有效方法，土壤微生物能有效去除低环多环芳［7］烃，但能降解高环多环芳烃的优势菌株较少．

4、目前开展了大量多环芳烃的微生物降解研究，例如张杰等从石油污染土壤中分离获得单一和混合菌株，对土壤中的菲实现了快速降解．很多真菌(例如:白腐真菌和子囊菌)具有氧化降解多环芳烃的能力．真菌一般通过分泌单加氧酶将单个原子引入多环芳烃，［8］产生环氧化物中间体，并逐渐将多环芳烃降解．但是，当前污染土壤微生物修复研究多采用向土壤投加单一污染物的方法，而对多环芳烃原污染土壤的修复研究相对较少，且对不同类型土壤中多环芳烃降解过程的差异缺乏深入研究．另外，当前微生物修复主要关注的是污染物的总量，但是环境中污染物的生物可利用(bioavailable)部分才是最具有威胁的部

5、分，因此应加强土壤修复过程中生物有效性的研［9］［10］究．Papadopoulos等的研究表明羟丙基-β-环糊精(HPCD)水溶液可更好地评价菲对微生物的生物有效性，但应用HPCD进行不同类型污染土壤中多环芳烃生物有效性的比较研究还相对较少．因此，本研究应用一种高效降解真菌(Mucorsp．)对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复，用HPCD水溶液提取法评价多环芳烃的生物可利用性，分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系，比较不同类型土壤中多环芳烃降解的差异，进一步论证微生物修复多环芳烃污染土壤的可行性．1材料与方法1．1供试土壤实验土壤:

6、(1)北京焦化厂内表层0—20cm土壤，该厂于1958年建成，2006年停产，在48年的生产2011年9月21日收稿．*北京市科学技术研究院创新工程(PXM2011-178203-000002);国家自然科学基金项目(41101295);国家环保公益性行业科研专项(200809047)资助．＊＊通讯联系人，Tel:024-83970367;E-mail:zgong@iae．ac．cn5期刘丹等:固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价605过程中，造成了严重的土壤环境污染，其中多环芳烃是土壤中主要污染物;(2)沈抚灌区表层0—20cm

7、土壤，灌区位于中国辽宁省沈阳市东南，抚顺市西北，建于1960—1965年，接纳抚顺石油二厂等数十家企业排放的石油化工废水和生活污水，主要污染物为石油烃和多环芳烃．两种土壤分别为工业和农业污染土壤的典型代表．土壤样品经风干后过2mm尼龙筛，室温下保存，分析土样的理化性质，包括土壤质地、总氮、总有机碳、pH和含水量等．1．2固定化菌剂将从石油污染土壤分离、驯化、选育出的1株毛霉菌(Mucorsp．)移植于琼脂斜面上，28℃下纯化培－1养5d．挑取孢子移植于液体培养基中，28℃恒温、130—140r·min、振荡培养5d得到孢子悬浊液，孢8－1子密度为6×10个

8、·mL．将孢子悬浊液按10%的接种量置于200g的固定化增殖培养基