山西工礦區(qū)PAHs和SO_2復(fù)合污染對(duì)玉米苜蓿—土壤系統(tǒng)生態(tài)毒理效應(yīng)研究報(bào)告

1、.XX工礦區(qū)PAHs和SO_2復(fù)合污染對(duì)玉米苜蓿土壤系統(tǒng)生態(tài)毒理效應(yīng)研究【摘要】：本課題以土壤中多環(huán)芳烴(PAHs,以萘、菲、芘為代表)和二氧化硫(S02,以硫酸鹽和亞硫酸鹽為S02在土壤中的衍生物)為目標(biāo)污染物,XX工礦區(qū)的生黃土為供試土壤,玉米和紫花苜蓿為供試植物。在室內(nèi)土培模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用生化技術(shù)和PCR-DGGE、熒光定量PCR等分子生物學(xué)技術(shù),從植物方面系統(tǒng)研究了PAHs和S02單一及復(fù)合污染對(duì)玉米和苜蓿萌發(fā)率、株高、根伸長(zhǎng)、生物量、苜蓿組織抗氧化酶系統(tǒng)(SOD、POD、CAT、GPX)、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量的影響；從土壤方面系統(tǒng)研究了污染脅迫對(duì)苜蓿土壤酶活性(蔗糖

2、酶、脲酶、脫氫酶)和土壤微生物多樣性的影響,并探討了這些生理變化和植物耐性之間的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：(1)PAHs和S02單一及復(fù)合污染下,低濃度對(duì)玉米/苜蓿種子萌發(fā)率有一定的刺激作用但影響不明顯,高濃度SO2(S4P0)和PAHs(S0P4)時(shí)兩者種子發(fā)芽率受到明顯抑制。對(duì)株高和根長(zhǎng)的影響總體表現(xiàn)為：低濃度促進(jìn)高濃度抑制的現(xiàn)象,但對(duì)根長(zhǎng)的抑制作用更為顯著。PAHs對(duì)苜蓿株高的毒害作用大于SO2。同一濃度下苜蓿根長(zhǎng)的抑制作用大于玉米。復(fù)合污染下苜蓿株高和根長(zhǎng)以協(xié)同抑制為主,玉米株高和根長(zhǎng)以拮抗效應(yīng)為主。PAHs和SO2單一及復(fù)合污染對(duì)根系生物量的影響大于地上部生物量,PAHs比SO2對(duì)生物

3、量的影響大,而且對(duì)苜蓿的影響要比玉米大。(2)PAHs和SO2單一及復(fù)合污染下,低濃度PAHs或S2單一處理苜蓿葉片蛋白含量升高,高濃度降低,當(dāng)SO2濃度10mg-kg-1時(shí),PAHs-SO2復(fù)合處理可溶性蛋白含量下降趨勢(shì)更加明顯。低濃度S1P0和SOP1處理時(shí)MDA含量最低,高濃度S4P0和SOP4處理時(shí)MDA含量最高。PAHs-SO2復(fù)合污染低濃度時(shí)(SO2=10mg-kg-1),兩者聯(lián)合作用降低了單一污染對(duì)細(xì)胞膜脂的氧化損傷,當(dāng)SO210mg-kg-1時(shí),兩者交互作用加劇了膜脂過(guò)氧化,MDA含量持續(xù)升高。對(duì)抗氧化酶活性的影響表現(xiàn)為,S02單一污染脅迫下,與對(duì)照相比,低濃度時(shí)苜蓿葉片SOD

4、、CAT活性均被顯著誘導(dǎo)而升高,GPX卻被抑制,而高濃度S02時(shí)SOD酶活性被抑制；PAHs單一污染脅迫下,SOD、CAT、GPX活性被顯著誘導(dǎo)而升高。而PAHs或SO2單一污染脅迫下,POD活性均低于對(duì)照被顯著性抑制。PAHs-SO2復(fù)合污染低濃度時(shí)SOD、CAT活性表現(xiàn)為上升,高濃度時(shí)酶活性誘導(dǎo)作用逐漸降低直至被抑制；GPX表現(xiàn)為復(fù)合污染低濃度時(shí)活性下降,而中高濃度時(shí)活性上升誘導(dǎo)作用逐漸增強(qiáng)；POD表現(xiàn)為在中濃度時(shí)抑制作用降低,其余系列濃度下抑制作用顯著。(3)PAHs和S02單一及復(fù)合污染下,苜蓿土壤蔗糖酶和脫氫酶活性均表現(xiàn)為,低濃度(S1P0)時(shí)酶活性被抑制,中濃度(S2P0、S0P2

5、)時(shí)活性回升,高濃度(S3P0S4P0、S0P3S0P4)時(shí)酶活性又被抑制的現(xiàn)象。PAHs-SO2復(fù)合低濃度(S1P1)時(shí)蔗糖酶活性被激活,脫氫酶活性被協(xié)同抑制,與對(duì)照相比差異不顯著。復(fù)合污染高濃度(S3P3、S4P4)時(shí)兩種酶活性均降低且表現(xiàn)為協(xié)同抑制作用。而PAHs-SO2復(fù)合污染脅迫下,土壤脲酶活性高于對(duì)照被激活,復(fù)合污染低濃度(S1P1)時(shí)脲酶活性被協(xié)同激活,復(fù)合污染高濃度時(shí)產(chǎn)生顯著性的拮抗作用。相關(guān)性分析知,蔗糖酶活性與PAHs濃度之間成顯著負(fù)相關(guān),脲酶活性與PAHs和SO2濃度之間成顯著正相關(guān)。(4)PAHs和S02單一及復(fù)合污染下,PAHs對(duì)土壤細(xì)菌群落多樣性和微生物量的抑制作用

6、大于S02。中低濃度S02(S1POS3P0)和低濃度PAHs(S0P1S0P2)單一處理促進(jìn)土壤細(xì)菌種類和微生物量增加,高濃度S02(S4P0)抑制土壤細(xì)菌群落多樣性。中高濃度PAHs(S0P3SOP4)單一處理土壤微生物中的部分菌群消失產(chǎn)生抑制效應(yīng)。PAHS-SO2復(fù)合低濃度組合(S1P1、S2P2)土壤微生物多樣性指數(shù)升高,高濃度組合S4P4)土壤細(xì)菌種類大幅下降,土壤微生物多樣性降低?！娟P(guān)鍵詞】：PAHs和SO_2玉米/苜蓿植物抗氧化酶土壤酶土壤微生物多樣性【學(xué)位授予單位】：XX大學(xué)【學(xué)位級(jí)別】：碩士【學(xué)位授予年份】：2013【分類號(hào)】：X173;S154.4【目錄】：中文摘要11-1

7、3ABSTRACT13-16第一章文獻(xiàn)綜述16-231.1XX工礦區(qū)簡(jiǎn)介161.2多環(huán)芳烴(PAHs)和二氧化硫(SO_2)復(fù)合污染16-171.2.1PAHs的來(lái)源及危害16-171.2.2SO_2的來(lái)源及危害171.3復(fù)合污染的研究進(jìn)展17-181.4環(huán)境污染的植物-土壤系統(tǒng)監(jiān)測(cè)18-201.4.1環(huán)境污染的植物監(jiān)測(cè)18-191.4.2環(huán)境污染的土壤微生物監(jiān)測(cè)19-201.5本課題的選題目的和意義20-211.6本課題的研究?jī)?nèi)容及方案21-23第二章PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿幼苗生長(zhǎng)的影響23-362.1引言232.2材料與方法23-252.2.1試驗(yàn)材料23-242.2

8、.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)242.2.3試驗(yàn)方法和測(cè)定指標(biāo)24-252.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)25-262.4結(jié)果與分析26-342.4.1PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿萌發(fā)率的影響26-272.4.2PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿幼苗株高的影響27-292.4.3PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿幼苗根長(zhǎng)的影響29-302.4.4PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿幼苗地上生物量的影響30-332.4.5PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)玉米/苜蓿幼苗根系生物量的影響33-342.5討論34-36第三章PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片抗氧化酶系統(tǒng)的影響36-49

9、3.1引言363.2材料與方法36-383.2.1試驗(yàn)材料36-373.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)373.2.3試驗(yàn)方法和測(cè)定指標(biāo)37-383.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)38-393.4結(jié)果與分析39-473.4.1PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片可溶性蛋白含量的影響39-403.4.2PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片MDA含量的影響40-423.4.3PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片SOD活性的影響42-433.4.4PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片POD活性的影響43-443.4.5PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片CAT活性的影響44-453.4.6PAHs和SO_2

10、單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿葉片GPX活性的影響45-473.5討論47-49第四章PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿土壤酶活性的影響49-574.1引言494.2材料與方法49-514.2.1試驗(yàn)材料494.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)49-504.2.3試驗(yàn)方法和測(cè)定指標(biāo)50-514.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)514.4結(jié)果與分析51-554.4.1PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染苜蓿土壤蔗糖酶活性的影響51-534.4.2PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染苜蓿土壤脲酶活性的影響53-544.4.3PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染苜蓿土壤脫氫酶活性的影響54-554.5討論55-57第五章PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜

11、蓿土壤微生物多樣性的影響57-695.1引言575.2材料與方法57-625.2.1試驗(yàn)材料57-585.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)585.2.3試驗(yàn)方法和測(cè)定指標(biāo)58-625.3數(shù)據(jù)分析62-635.4結(jié)果與分析63-675.4.1PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染下苜蓿土壤的DGGE圖譜分析63-645.4.2PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染下苜蓿土壤的多樣性指數(shù)分析64-655.4.3PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染下苜蓿土壤微生物群落的相似性分析65-665.4.4PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿土壤微生物量的影響66-675.5討論67-69第六章結(jié)論69-726.1PAHs和SO_2單一及復(fù)合污染對(duì)苜蓿/玉米幼苗生長(zhǎng)的影響