耐銅細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、菌群篩選及其對(duì)納米氧化銅的淋濾作用研究.pdf

1、人工納米材料由于具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用。近年來，其對(duì)環(huán)境和人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)與影響已引起政府部門和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鈉米材料在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和生物致毒機(jī)理等方面開展了大量研究，但如何對(duì)受鈉米材料污染的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)和治理還鮮有報(bào)道。
　　土壤微生物是土壤中的活性膠體，其帶電荷、比表面積較大、代謝活動(dòng)旺盛，微生物本身及其產(chǎn)生的各種代謝物廣泛參與大氣、水體、土壤、沉積物等環(huán)境中的物理、化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，

2、從而改變重金屬的表面特性、形態(tài)，進(jìn)而影響其生物有效性。氧化銅納米顆粒（CuO nanoparticles，CuO NPs）主要用于抗菌性涂料、塑料制品、紡織品和食品的包裝，由于顆粒物效應(yīng)和溶出的大量銅離子，使其相對(duì)于其它納米材料具有更強(qiáng)的毒性。本研究通過PCR-DGGE和測(cè)序等方法，分析了銅累積性植物茵陳蒿（Artemisia capillarisThunb.）根際的細(xì)菌群落，對(duì)耐銅細(xì)菌菌群進(jìn)行了篩選和馴化，并研究了耐銅細(xì)菌對(duì)CuO N

3、Ps的淋濾作用，試圖通過微生物的作用提高CuO NPs的生物有效性，強(qiáng)化銅累積植物的吸收和富集效率，實(shí)現(xiàn)植物與土壤微生物對(duì)CuO NPs污染環(huán)境的聯(lián)合修復(fù)，以加速修復(fù)進(jìn)程。取得的主要研究結(jié)果如下：
　?。?）對(duì)茵陳蒿根際土壤樣品進(jìn)行了宏基因測(cè)序和多樣性指標(biāo)分析。結(jié)果表明，隨著銅濃度水平的提高，土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)呈下降趨勢(shì)。土壤中主要的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群為Proteobacteria（變形菌門）、Acidobacteria（酸桿菌門）、B

4、acteroidetes（擬桿菌）、Chloroflexi（綠彎菌門）、Actinobacteria（放線菌門）、Verrucomicrobia（疣微菌門）、Planctomycetes（浮霉菌門）和Firmicutes（厚壁菌門）。通過冗余分析（RDA）定量研究了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明，土壤細(xì)菌群落主要受pH、有機(jī)質(zhì)（OM）、有效銅（ACu）的影響。
　?。?）從茵陳蒿根際土壤中篩選到三個(gè)耐銅細(xì)菌群落，并

5、測(cè)定了其對(duì)CuO NPs淋濾的影響。細(xì)菌群落在不同CuO NPs濃度下的淋濾效果有顯著差異，三種細(xì)菌群落在200 mg/LCuO NPs濃度下淋濾出的Cu2+量顯著低于對(duì)照組，群落S3在800 mg/L下淋濾值最高，而S1和S2分別在400 mg/L和600 mg/L時(shí)表現(xiàn)最好。耐銅細(xì)菌群落多樣性較低，主要包括氣球菌、寡養(yǎng)單胞菌和微球菌等三個(gè)屬，氣球菌為優(yōu)勢(shì)屬。
　?。?）細(xì)菌S33對(duì)銅耐性最強(qiáng)，但S31的馴化效果最好，100 m

6、g/L和200 mg/L的CuO NPs處理對(duì)S31的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，但400 mg/L的CuO NPs仍會(huì)產(chǎn)生明顯抑制。
　　（4）不同處理濃度下，細(xì)菌S31對(duì)CuO NPs的淋濾作用、馴化對(duì)淋濾的影響均有明顯差異，這可能與細(xì)菌的增殖、有機(jī)酸的釋放，以及菌體對(duì)銅離子的吸附等因素有關(guān)。
　　研究結(jié)果表明，經(jīng)梯度馴化后，耐銅細(xì)菌對(duì)CuO NPs的淋濾有明顯增加，生長(zhǎng)狀況改善。但是，CuO NPs在土壤等介質(zhì)中的環(huán)境行為要復(fù)