硫丹高效降解菌JBW4对硫丹污染土壤硫丹降解及去毒效应的影响

摘要

JBW4菌株是本实验室从农药厂的生产废水和污泥中分离出的产碱菌属类产碱菌种(Alcaligenesfaecalis)，该菌株在初始硫丹浓度为100mg/L，pH7.0,40℃条件下，对α-硫丹和β-硫丹的降解率Sd时能够达到80％～90%，与国内外已获得的硫丹降解菌相比降解速度更快。为了解JBW4菌株在硫丹污染土壤中的修复效果，本文主要开展了接种JBW4菌株后土壤中硫丹降解速率及半衰期的变化、JBW4菌株在硫丹污染土壤中的定殖情况、接种JBW4菌株硫丹降解前后土壤遗传毒性变化、接种JBW4菌株硫丹降解前后土壤酶活性变化、降解产物五个方面的研究，取得如下结果：
　　 1.本文设置四个不同土壤处理，并于0、3、7、14、21、28、35、49、63、77d各取样一次，采样后，对土壤样品中硫丹进行提取和净化，并在气相色谱仪上对硫丹残留含量进行测定，得到JBW4对土壤中硫丹的降解规律。
　　 研究表明，降解菌JBW4对土壤中硫丹有良好的降解效果。在处理第77d，α硫丹在灭菌土(SE)、自然土(NE)、灭菌土+降解菌(SEJ)、自然土+降解菌(NEJ)四个处理中的降解率分别达到50.5%、64.5%、75.8%、87%；β硫丹在SE、NE、SEJ、NEJ四个处理中的降解率分别达到40.9%、54.5%、58.5%、69.5%。α硫丹在SE、NE、SEJ、NEJ四个处理中的半衰期分别为87.7d、53.3d、37.9d、25.9d，β硫丹在SE、NE、SEJ、NEJ四个处理中的半衰期分别为192.5d、70.7d、64.2d、47.5d。接入降解菌的处理组中硫丹的降解速率明显高于未加降解菌的处理组。
　　 2.采用PCR-DGGE技术研究了降解菌在土壤中定殖情况。本实验研究了3、5、7d接种JBW4菌株处理组中降解菌的定殖情况，通过比对DGGE电泳图中的条带，找出JBW4菌株的特征条带，然后通过比对电泳图中目标条带的有无判断JBW4菌株是否在土壤中定殖成功。研究结果表明，降解菌JBW4能够很好的在自然土和灭菌土中定殖。
　　 3.为了研究JBW4接种到土壤中后对污染土壤毒性的影响，本文以赤子爱胜蚓为实验材料，将实验土样以水：土(5:1)制成泥浆，震荡培养后，离心得到受试物溶液，采用滤纸法染毒，通过彗星实验检测蚯蚓DNA损伤程度，以此评价指标判断降解前后土壤遗传毒性的变化情况。第3d自然土和自然土+降解菌Olive尾距分别为64.3和55.2μm，第77d自然土和自然土+降解菌Olive尾距分别为26.6和7.4μm，这表明，伴随着土壤中硫丹降解，土壤的遗传毒性逐渐降低，接种JBW4菌株后加快了土壤中硫丹的降解，使土壤的遗传毒性显著降低。
　　 4.本文也通过测定土壤酶活性来探明接种JBW4菌株到土壤中后对土壤生态毒性的影响。本研究以土壤脲酶、脱氢酶为评价指标，通过测定降解前后土壤脲酶、脱氢酶的活性变化来判断降解前后土壤生态毒性的变化。研究结果表明，向污染土壤接种JBW4菌株后，土壤脲酶和脱氢酶受抑制状态得到了明显缓解，到后期甚至超过空白土壤中的活性，这表明降解菌加快了硫丹降解使土壤的生态毒性显著降低。
　　 5.对土壤中硫丹在菌株JBW4作用下的降解产物进行了初步研究。本研究中通过GC-MS分析，使用PETurboMass5.1数据分析系统解析，结果表明该菌株可将硫丹降解形成硫丹内酯，硫丹醚，初步推测JBW4通过水解作用降解硫丹，其降解途径为“硫丹→硫丹二醇→硫丹内酯”。