【摘要】：紅壤水稻土在我國(guó)南方分布廣泛,但面臨除草劑、殺蟲(chóng)劑等農(nóng)藥大量使用帶來(lái)的潛在生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),而農(nóng)田土壤有機(jī)污染物的降解轉(zhuǎn)化,在土壤環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域一直受到強(qiáng)烈關(guān)注。本文以典型的有機(jī)氯污染物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)為研究目標(biāo)物,富含鐵的南方亞熱帶濕地紅壤水稻土為研究對(duì)象,以微生物驅(qū)動(dòng)力為核心,利用序批式厭氧恒溫培養(yǎng)試驗(yàn),探討紅壤水稻土中2,4-D降解轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)及微生物學(xué)機(jī)理。重點(diǎn)研究不同時(shí)期鐵物質(zhì)形態(tài)變化、微生物群落響應(yīng)機(jī)制,及其對(duì)2,4-D降解轉(zhuǎn)化途徑等影響的作用機(jī)理。通過(guò)模擬南方典型農(nóng)藝措施,考察添加不同外源物條件下,2,4-D降解轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)差異,結(jié)合土壤優(yōu)勢(shì)微生物群落組成及結(jié)構(gòu)變化等分析,揭示南方紅壤水稻土厭氧條件下2,4-D降解轉(zhuǎn)化內(nèi)在本質(zhì)。主要結(jié)論如下:(1)2,4-D降解轉(zhuǎn)化不是單純的生物作用或化學(xué)反應(yīng),而是以微生物為主要核心驅(qū)動(dòng)力的生物與非生物交互作用的過(guò)程。滅菌處理中2,4-D基本不發(fā)生降解轉(zhuǎn)化;初始濃度為20 mg l~(-1)的2,4-D在厭氧培養(yǎng)45天內(nèi)能夠完全被降解轉(zhuǎn)化。(2)厭氧條件下,2,4-D發(fā)生降解轉(zhuǎn)化主要生成4-CPA、4-CP和氯離子;2,4-D降解轉(zhuǎn)化途徑存在兩種可能:一種途徑是2,4-D先脫除鄰位氯生成4-CPA,4-CPA再進(jìn)一步水解生成4-CP;另一種途徑是2,4-D水解并同時(shí)脫除鄰位氯生成4-CP。(3)厭氧條件下,不同外源物對(duì)2,4-D微生物降解轉(zhuǎn)化的影響存在顯著差異;添加AQDS(0.1 mmol l~(-1))、硝酸鈉和硫酸鈉均顯著抑制了厭氧培養(yǎng)體系中2,4-D降解轉(zhuǎn)化,并且硫酸鈉濃度越高,抑制作用越顯著;添加納米Fe_3O_4(20 mg kg~(-1))可以促進(jìn)培養(yǎng)體系中2,4-D降解轉(zhuǎn)化,乳酸鈉和葡萄糖對(duì)2,4-D降解轉(zhuǎn)化具有顯著促進(jìn)作用,而高濃度葡萄糖(25 mmol l~(-1))則顯著抑制了2,4-D降解轉(zhuǎn)化。(4)經(jīng)過(guò)厭氧培養(yǎng),土壤中變形菌門(mén)(Proteobacteria)為最優(yōu)勢(shì)門(mén)類(lèi),乳酸鈉和葡萄糖處理中微生物群落結(jié)構(gòu)與對(duì)照處理存在顯著差異。細(xì)菌群落結(jié)與培養(yǎng)體系中pH值、鐵物種、2,4-D及其降解中間產(chǎn)物含量存在顯著相關(guān)關(guān)系。
【圖文】：

第二章 水稻土中 2,4-D 厭氧還原脫氯機(jī)理生物還原脫氯作用[56]。但是也有文獻(xiàn)報(bào)道，高濃度的 AQDS 會(huì)作用，影響正常生長(zhǎng)代謝，所以高濃度 AQDS 會(huì)對(duì) 2,4-D 微生制作用。本研究獲得的結(jié)論與前人研究成果相符，可能是本實(shí)驗(yàn) 的添加量相對(duì)于土壤樣品中所含土著微生物總量過(guò)高，影響了能微生物群落的生長(zhǎng)代謝，從而抑制了土壤中 2,4-D 微生物降

圖 3.12 細(xì)菌 OUT 群落結(jié)構(gòu)主坐標(biāo)分析（a）不同處理培養(yǎng)初始狀態(tài)（0 天）；（b）培養(yǎng)第20 天；（c）培養(yǎng)第 40 天；（d）不同處理培養(yǎng)不同時(shí)間Fig 3.12 Principal coordinates analysis (PCOA) of bacterial OUT community ofdifferent treatments during different incubation periods (a) 0 day, (b) 20 days, (c) 40 days and (d)0, 20 and 40 days2、乳酸和葡萄糖度水稻土中細(xì)菌各類(lèi)群相對(duì)豐度的影響將 OUT 代表序列與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)可以得出該 OUT 所屬的微生物類(lèi)群，然后再根據(jù) OUT 所屬類(lèi)群對(duì)測(cè)序序列進(jìn)行歸類(lèi)。在門(mén)水平，所有處理培養(yǎng)體系中細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)種群為：變形菌（Proteobacteria）、酸桿菌（Acidobacteria）、厚壁菌（Firmicutes）、綠彎菌（Chloroflexi）、擬桿菌（Bacteroidetes）、古生菌（Euryarchaeota）、放線(xiàn)菌（Actinobacteria）、芽單胞菌（Gemmatimonadetes）、Cloacimonetes 和硝化螺旋菌（Nitrospirae），，占據(jù) 88.93%~95.27%（圖 3.11）。在綱水平，所有處理培養(yǎng)體系中細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)種群為：γ-變形菌（Gammaproteobacteria）、梭狀芽胞桿菌（Clostridia）、酸桿菌（Acidobacteriia）、α-變形菌（Alphaproteobacteria）、δ-變形菌（Deltaproteobacteria）、擬桿菌（Bacteroidia）、厭氧繩菌（Anaerolineae）、甲烷微菌（Methanomicrobia）、芽單胞菌（Gemmatimonadetes）和 Ignavibacteria，
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X592

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本文編號(hào)：2701982