植物—微生物聯(lián)合修復(fù)ppt課件

1、植物微生物結(jié)合修復(fù)環(huán)境工程0210180謝鴻飛一、植物微生物結(jié)合修復(fù)技術(shù)1.1作用原理 植物-微生物結(jié)合修復(fù)技術(shù)是生物修復(fù)研討的新領(lǐng)域，由于其具有利用太陽能作驅(qū)動力；能量耗費(fèi)和費(fèi)用少；對環(huán)境的破壞?。豢蛇\(yùn)用于大面積的污染治理等優(yōu)點(diǎn)而遭到廣泛的關(guān)注。 植物-微生物結(jié)合修復(fù)技術(shù)是利用土壤-植物-微生物組成的復(fù)合體系來共同降解污染物，去除環(huán)境污染物的一種環(huán)境污染治理技術(shù)。 植物生長時(shí)，經(jīng)過根系提供了微生物旺盛的生活場所;反過來，微生物的旺盛生長，加強(qiáng)了對污染物的降解，促使植物有更加優(yōu)越的生長空間，這樣的植物微生物結(jié)合體系就促進(jìn)了污染物的快速降解、礦化。1.2高效植株的挑選及運(yùn)用 有強(qiáng)大的須根系，最大

2、能夠地提供微生物活動的根外表面積; 可以順應(yīng)多種有機(jī)污染物，生長旺盛，有較大的生物量; 根系要深，可以穿透較深的土層1.3 植物微生物結(jié)合修復(fù)技術(shù)的主要機(jī)制 植物加強(qiáng)微生物修復(fù)有機(jī)污染物土壤主要包括3種機(jī)制：植物直接吸收有機(jī)污染物并在植物組織中累積或代謝植物釋放的各種分泌物或酶類促進(jìn)了有機(jī)污染物的生物降解植物加強(qiáng)根際區(qū)的微生物的礦化作用植物對有機(jī)污染物的直接吸收植物對有機(jī)污染物的直接吸收 植物根對有機(jī)污染物的吸收與有機(jī)物的相對親脂性有關(guān)。 植物可從土壤中直接吸收有機(jī)物，然后將無毒的代謝中間體儲存在植物組織中，這是植物去除環(huán)境中親水性中等的有機(jī)污染物的一個重要機(jī)制。植物分泌物或酶類去除有機(jī)污染物

3、植物分泌物或酶類去除有機(jī)污染物 植物根能釋放出多種有利于有機(jī)污染物降解的化學(xué)物質(zhì)，包括單體有機(jī)化合物氨基酸、脂肪酸、酮酸、單糖類和高分子化合物多糖、聚乳酸以及粘液等。這些物質(zhì)添加了根際土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，可以改動根際土壤對有機(jī)污染物的吸附才干，促進(jìn)與腐殖酸的共聚作用，使根際環(huán)境成為微生物作用的活潑區(qū)域，這樣就間接促進(jìn)了有機(jī)污染物的根際微生物降解。植物加強(qiáng)根際區(qū)的礦化作用植物加強(qiáng)根際區(qū)的礦化作用 植物修復(fù)有機(jī)污染物除了取決于植物本身的吸收才干外，植物根際微生物對有機(jī)污染物的降解也起了重要的作用。植物根際區(qū)的菌根真菌與植物構(gòu)成共生作用，有其獨(dú)特的酶途徑，用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物。 植物根

4、際區(qū)分泌物刺激了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化作用，在根際區(qū)構(gòu)成了有機(jī)碳，這些有機(jī)碳的添加可阻止有機(jī)化合物向地下水轉(zhuǎn)移，也可添加微生物對污染物的礦化作用。二、多環(huán)芳烴污染土壤的植物-微生物修復(fù) 多環(huán)芳烴PAHs是2個或2個以上的芳香環(huán)稠合在一同的一類惰性較強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定的耐久性有機(jī)污染物。修復(fù)PAHs污染土壤尤其是高環(huán)PAHs污染土壤已成為目前國內(nèi)外土壤與環(huán)境學(xué)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)之一。 對于PAHs重度污染土壤，土壤中微生物群落遭到其毒害影響，相應(yīng)微生物的數(shù)量較少，植物修復(fù)的修復(fù)效率相對較低，可在利用植物進(jìn)展污染土壤修復(fù)的同時(shí)，向土壤中接種細(xì)菌或真菌，添加微生物的數(shù)量提高植物修復(fù)有機(jī)污染物效果。1 資料與方法1.1供

5、試資料 供試土壤 供試植物 供試叢枝菌根真菌 供試PAHs專性降解菌 化學(xué)品供試土壤 采自江蘇無錫某由于多年化工廢水PAHs污染的農(nóng)田。多點(diǎn)采集表層土壤020cm，撿出植物根系、石礫等殘留物，過2mm不銹鋼篩，充分混勻，供盆栽實(shí)驗(yàn)用。同時(shí)測定土壤根本理化性質(zhì)，土壤的pH，有機(jī)質(zhì)，全N，全P，全K，速效P，速效K，PAHs本底值。供試植物：紫花苜蓿化學(xué)品 菲、苯并a芘、蒽、芴、二苯并噻吩、二氯甲烷、正己烷、環(huán)己烷、乙腈均為HPLC級，其他試劑為分析純。1.2選用菌種1、專性降解菌： 對PAHs具有高效廣譜降解才干，同時(shí)具有環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞2、真菌：1在改善植物營養(yǎng)、提高抗病抗逆才干方面具

6、有顯著作用。2真菌能產(chǎn)生獨(dú)特的酶，降解不能被細(xì)菌單獨(dú)降解的PAHs，在土壤修復(fù)中具有特有的優(yōu)勢。1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)驗(yàn)處置：只種植紫花苜蓿CK；種植紫花苜蓿，接種菌根真菌AM；種植紫花苜蓿，接種PAHs專性降解菌DB；種植紫花苜蓿，接種PAHs專性降解菌和菌根真菌DB+AM。 實(shí)驗(yàn)共4個處置，每個處置5次反復(fù)。每盆播種20粒紫花苜蓿種子，出苗10天后間苗，每盆留10株。盆栽實(shí)驗(yàn)在溫室中進(jìn)展。在培育過程中的第30、60、90天時(shí)分別取樣。 每盆用小型不銹鋼土鉆隨機(jī)采取3點(diǎn)，組成混合土樣。將所采集的土壤樣品分成兩份，一份土樣于4保管，以供脫氫酶活性和PAHs降解菌數(shù)量的測定分析用，另一份土樣風(fēng)干

7、，過20目篩，供PAHs含量分析用。1.4實(shí)驗(yàn)方法 植物生物量測定 PAHs的提取與測定 土壤中脫氫酶活性的測定 PAHs降解菌數(shù)量的測定2結(jié)果與分析2.1不同處置紫花苜蓿的生物量4個處置紫花苜蓿的生物量順序?yàn)椋篊KAMDBDB+AM 在不接種微生物的情況下植物長勢良好，闡明紫花苜蓿對土壤中的PAHs有一定的耐受性，但接種菌根真菌AM和PAHs專性降解菌DB能添加紫花苜蓿的生物量。PAHs專性降解菌對紫花苜蓿的促進(jìn)作用強(qiáng)于菌根真菌。菌根真菌與PAHs專性降解菌結(jié)協(xié)作用對紫花苜蓿生長的促進(jìn)效應(yīng)強(qiáng)于兩者分別單獨(dú)處置，闡明兩者在促進(jìn)紫花苜蓿生長方面存在交互作用。接種微生物促進(jìn)了土壤中的PAHs降解，

8、減少了其對紫花苜蓿的毒害，促進(jìn)了紫花苜蓿生長。2.2土壤中PAHs含量的動態(tài)變化和降解率同一時(shí)間內(nèi)，各個處置土壤PAHs含量順序?yàn)椋篊KAMDBDB+AM培育終了時(shí)，不同處置土壤PAHs降解率 只種紫花苜蓿的CK處置也能使土壤中PAHs的量下降，其降解率為21.7%，AM、DB處置的PAHs降解率分別是47.9%、49.6%，DB+AM處置的降解效率最高達(dá)60.1%。2.3土壤中PAHs分環(huán)含量和降解率環(huán)數(shù)2環(huán)3環(huán)4環(huán)5環(huán)6環(huán)占本底值PAHs總量0%5.2% 54.9%30.0%9.7%原土壤中種植紫花苜蓿90天后，不同處置土壤中PAHs的分環(huán)含量。同一環(huán)數(shù)不同處置土壤PAHs含量為：CKAM

9、DBDB+AM土壤中不同環(huán)數(shù)PAHs的降解率2.4土壤脫氫酶活性動態(tài)變化同一時(shí)間內(nèi)，各個處置土壤脫氫酶活性順序?yàn)椋篊KAMDBDB+AM 紫花苜蓿根際為土著微生物提供生存場所和營養(yǎng)，促進(jìn)其生長，提高了脫氫酶活性； 接種菌根真菌可為微生物提供生態(tài)位和分泌物，添加了微生物數(shù)量提高了脫氫酶活性 接種PAHs專性降解菌顯著提高了土壤脫氫酶活性 雙接種處置極顯著提高了土壤脫氫酶活性2.5土壤PAHs降解菌數(shù)量動態(tài)變化 土壤中酶活性的變化可以反映土壤中微生物降解有機(jī)污染物的才干。本研討得到結(jié)果，土壤中脫氫酶活性和PAHs降解菌數(shù)量越高，PAHs的降解率越高。 植物-微生物結(jié)合修復(fù)與根際脫氫酶活性和PAHs

10、降解菌數(shù)量有關(guān)，接種微生物提高紫花苜蓿生物量，添加根際微生物活性，提高根際脫氫酶活性和PAHs降解菌數(shù)量，可以加強(qiáng)污染土壤PAHs的修復(fù)才干。3討論 研討闡明，紫花苜蓿經(jīng)過根際效應(yīng)可以有效刺激土壤根際土著微生物活性和數(shù)量的添加，從而有效促進(jìn)土壤PAHs降解，不過這種修復(fù)過程還是相對緩慢的。 接種菌根真菌可以促進(jìn)土壤中PAHs的降解，菌根真菌能添加PAHs的生物可利用性，提高吸收率與礦化率。 PAHs專性降解菌表現(xiàn)出強(qiáng)化修復(fù)PAHs污染土壤的作用。本研討闡明PAHs專性降解菌能明顯促進(jìn)紫花苜蓿對土壤中PAHs的降解。3.1菌根真菌提高降解率的緣由 菌根真菌與紫花苜蓿共生有利于添加紫花苜蓿的抗逆性

11、 菌根真菌對PAHs的直接吸附以及發(fā)明有利PAHs降解細(xì)菌的生態(tài)位，使菌根根際維持較高的微生物種群密度和生理活性3.2PAHs專性降解菌提高降解率的緣由 微生物在生長過程中以PAHs為碳源和能源或把PAHs與其他有機(jī)質(zhì)共代謝而降解PAHs； PAHs專性降解菌與紫花苜?；ダ饔么龠M(jìn)了PAHs的降解4結(jié)論 接種菌根真菌和PAHs專性降解菌可以促進(jìn)紫花苜蓿生長，添加紫花苜蓿生物量。 接種菌根真菌，添加了紫花苜蓿根際土壤微生物數(shù)量和活性，促進(jìn)了土壤PAHs的降解；接種PAHs專性降解菌，添加了土壤微生物數(shù)量，促進(jìn)了土壤PAHs的降解；雙接種菌根真菌、PAHs專性降解菌明顯促進(jìn)土壤PAHs降解，兩種菌劑與紫花苜蓿根際協(xié)同修復(fù)作用明顯。 隨著PAHs苯環(huán)數(shù)的添加，其平均降解率逐漸降低。接種PAHs專性降解菌可以提高4環(huán)和5環(huán)PAHs的降解率。 接種菌根真菌和PAHs專性降解