南極中山站生活污水及石油污染區(qū)域細(xì)菌多樣性分析.pdf

1、隨著南極研究的深入進(jìn)行，人類的科學(xué)考察活動(dòng)對南極環(huán)境造成的影響越來越引起重視。本文針對南極中山站周圍生活污水、石油污染兩大問題進(jìn)行分析，采集了2005、2006兩個(gè)年份的相關(guān)區(qū)域的環(huán)境樣品，研究了樣品中微生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)，及其逐年的變化；建立了石油污染降解相關(guān)的xylE基因的定量PCR檢測技術(shù)。為我國在南極活動(dòng)中的環(huán)境評估，科考活動(dòng)方案制訂，以及參與國際南極活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。 以南極中山站排污口及其右側(cè)50米處土壤為研究對

2、象，經(jīng)土樣采集、DNA提取、純化后，使用341f+534r通用引物進(jìn)行擴(kuò)增，得到包含V3可變區(qū)的16SrDNA片段。經(jīng)變性梯度凝膠電泳(DGGE)及測序分析發(fā)現(xiàn)，相較于右側(cè)50米處，排污口土壤樣品中細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)上并未發(fā)生較大變化，但由于受到污水浸泡影響，兩處土壤上下層的生物量分布上出現(xiàn)了差異，受到污染的排污口土壤不同于其右側(cè)50米處土壤的上層明顯遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于下層的分布情況，上下層生物量幾乎一致。而原核藻類Chlorella sp.的富集以及

3、外源性的腸道傳染性微生物Trichococcus pasteurii、Dolosgranulum pigrum的檢出進(jìn)一步說明了排污口土壤樣品受污染的情況。盡管污水的排放并沒有對排污口土壤中的微生物生態(tài)造成極為嚴(yán)重的破壞，但其造成的影響已經(jīng)非常明顯。 另一項(xiàng)關(guān)于污水排放的研究以2005、2006兩年排污口上下層土壤樣品，加上對照樣品2006排污口左側(cè)100m處土壤為研究對象，通過對其分別構(gòu)建環(huán)境樣品的微生物16S rDNA克隆

4、文庫，采用PCR-RFLP分析、16S rDNA序列測定以及系統(tǒng)發(fā)育分析的方法，調(diào)查研究了污水排放對土壤微生物生態(tài)的影響以及持續(xù)排放所引發(fā)的土壤微生物多樣性的的變化。結(jié)果表明兩年排污口土壤具有完全不同于作為對照的排污口左側(cè)100m處土壤的細(xì)菌多樣性及細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)污水排放造成的影響有：1.兩年排污口土壤樣品細(xì)菌多樣性遠(yuǎn)大于排污口左側(cè)100m處，而2006年排污口下層土壤樣品又明顯高于2005年的排污口下層；2.兩年排污口下層土壤

5、中均發(fā)生了明顯的腸道細(xì)菌富集的現(xiàn)象；3.兩年排污口土壤中均發(fā)現(xiàn)一定數(shù)量的外來細(xì)菌，他們除具有特殊有機(jī)物的降解能力，且在環(huán)境中已經(jīng)形成了一定的數(shù)量。 關(guān)于南極中山站石油污染狀況的研究是通過廣泛考察南極中山站可能受石油污染的各站位，以分析土壤中石油降解型微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)的方式，來估計(jì)因石油實(shí)用而造成的影響。在分析了石油污染物的主要成分后，針對可降解C6-C12烷烴的alkB基因和降解甲苯和二甲苯的xylE基因，分別設(shè)計(jì)引物alkB

6、F&R和xylE F&R對各站位以PCR的方法對各站位土壤進(jìn)行檢測。擴(kuò)增結(jié)果顯示，垃圾焚燒處b下層(10-20cm)土壤中檢測出了alkB基因，而在垃圾焚燒處a和b的上層(0-10cm)和下層土壤中，均發(fā)現(xiàn)了xylE基因的存在。在對污染范圍的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，xylE F&R可以分別在距離垃圾焚燒處b不同距離(0-10m)的上下層土壤中有效檢測出xylE基因，而alkB卻不能有效擴(kuò)增。進(jìn)一步以RFLP對xylE基因的擴(kuò)增片斷進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，雖然

7、檢測出的xylE來源豐富，但克隆主體集中于5個(gè)基因型，超過2/3的多數(shù)來源于Pseudomonas sp.ST41和Pseudomonasstutzeri。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在對南極土壤的石油污染影響調(diào)查中，對于xylE基因的檢測比alkB更能準(zhǔn)確反映環(huán)境受污染的狀況；而南極中山站各站位檢測結(jié)果表明，垃圾焚燒處a和b均受到了較為嚴(yán)重的石油污染，污染范圍約為10m，深度超過20cm；垃圾焚燒處a、b均為造成該處石油污染的中心地區(qū)，兩處土壤中的