有机磷污染土壤的微生物修复研究

论文摘要

中国是农业大国,有机磷农药的大量使用有效地控制了农作物中杂草和害虫的生长,但同时也造成了严重的环境污染,农药污染问题异常突出。所以及时对有机磷农药污染的水体和土壤进行净化和修复,对阻断污染物进入食物链,防止对人体健康造成危害,促进土地和水资源的保护与农业的可持续发展具有重要现实意义。本文从长期受甲胺磷农药污染的农田土壤中分离、筛选出一株能高效降解甲胺磷农药的菌株C-1菌,该菌在固体培养基上形成的菌落为乳白色,圆形,表面光滑,菌落较大;革兰氏染色为阴性,球状;C-1菌在180 r·min-1摇床上35℃振荡培养,6h后进入对数生长期,36 h进入稳定生长期,42 h后进入衰败期;能够在25℃～40℃和pH值为6～10的范围内很好的生长,最适生长温度为35℃,最适pH值为7;对甲胺磷的耐受浓度达5 000 mg·L-1,最适生长浓度为2 000 mg·L-1;在不同碳源的条件下,以麦芽糖为碳源的培养基中生长最好,最适碳源量为2 g·L-1;可以利用甲胺磷作氮源生长,但不可以以其作碳源和磷源生长。在土壤中添加C-1菌可以提高土壤微生物的整体活性。在不同碳源条件下,C-1菌在以麦芽糖为碳源的液体培养基中对甲胺磷的降解率最高,培养72 h降解率达到80.2%。在最佳条件下,培养24 h,降解率达21.2%,培养36 h,降解率提高到63.7%,培养72 h,降解率最高达到80.9%。C-1菌在不同的氮源培养基中培养3 d,各培养基中的降解率基本一致,降解率均在80%左右,土壤中的化肥不会影响C-1菌对甲胺磷的降解效果。在土壤中,接种量为5 g·kg-1时,C-1菌对甲胺磷的降解率最大为96.3%。通过研究C-1菌对含不同浓度甲胺磷农药的土壤的修复效果,土壤中甲胺磷浓度在2～300mg·kg-1范围内,C-1菌均可以将其修复到0.5 mg·kg-1以下:达到国家标准的要求,修复效果显著。通过研究C-1菌对含水量不同的土壤中甲胺磷的修复效果,土壤中水分含量越多,菌体对甲胺磷的修复效果越好。通过测量培养基中无机磷的含量变化情况可知,降解液中有无机磷产生,结合降解试验和对照试验中的色谱图进行分析,降解液中没有其它有机磷产生,C-1菌可以将甲胺磷彻底降解为无机磷,其降解途径可能为:C-1菌先打断甲胺磷的P-N键,以甲胺磷作氮源生长,等C-1菌生长到一定程度,产生甲胺磷降解酶,再打断P-O键和P-S键,将其彻底降解为无机磷。用C-1菌降解土壤中的甲胺磷完全可以达到生物修复的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 有机磷农药的性质及应用
• 1.2.1 有机磷农药的种类和毒性
• 1.2.2 有机磷农药的生产和使用现状
• 1.3 有机磷农药对环境的影响
• 1.3.1 对土壤的污染
• 1.3.2 对水体的污染
• 1.3.3 对大气的污染
• 1.4 有机磷农药降解方法
• 1.5 有机磷农药在土壤中的降解转化
• 1.5.1 有机磷农药在土壤中的化学降解
• 1.5.2 有机磷农药在土壤中的光降解
• 1.5.3 有机磷农药在土壤中的微生物降解
• 1.6 有机磷农药微生物降解的研究进展
• 1.6.1 有机磷农药降解菌
• 1.6.2 有机磷农药降解菌的获得
• 1.6.3 有机磷农药的降解机理
• 1.6.4 有机磷农药降解酶
• 1.7 土壤中微生物降解农药的影响因素
• 1.8 污染土壤的微生物修复研究
• 1.9 研究意义和目的
• 1.10 研究内容及方法
• 第2章 有机磷降解菌的分离和筛选
• 2.1 仪器与试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要溶液的配制
• 2.1.4 培养基
• 2.2 方法
• 2.2.1 分离方法的选择
• 2.2.2 分离培养基的选择
• 2.2.3 土样采集
• 2.2.4 菌体活化
• 2.2.5 菌体初筛
• 2.2.6 菌体纯化
• 2.2.7 菌体复筛
• 2.2.8 菌悬液的制备
• 2.2.9 菌株的形态特征
• 2.2.10 菌株的生理生化特征
• 2.2.11 菌株的生长曲线
• 2.2.12 菌株对相似结构有机磷农药的降解性能观察
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 初筛结果
• 2.3.2 复筛结果
• 2.3.3 菌株的形态观察
• 2.3.4 菌株的生理生化特性
• 2.3.5 生长曲线的绘制
• 2.3.6 菌株对相似结构有机磷农药的降解性能观察
• 2.4 本章小结
• 第3章 菌株生长特性的研究
• 3.1 仪器与试剂
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 主要试剂
• 3.1.3 培养基
• 3.2 方法
• 3.2.1 菌悬液的制备
• 3.2.2 菌株培养方法
• 3.2.3 降解菌对土壤微生物活性影响的测定方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同浓度甲胺磷农药对菌株生长的影响
• 3.3.2 不同pH值对菌株生长的影响
• 3.3.3 不同温度对菌株生长的影响
• 3.3.4 不同通气量对菌株生长的影响
• 3.3.5 菌株对碳氮源的利用
• 3.3.6 不同碳源对菌株生长的影响
• 3.3.7 不同含量的碳源对菌株生长的影响
• 3.3.8 不同的氮源对菌株生长的影响
• 3.3.9 最佳条件下菌株的生长曲线
• 3.3.10 降解菌对土壤微生物活性的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 菌株对土壤中甲胺磷修复效果的研究
• 4.1 仪器与试剂
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 主要试剂
• 4.1.3 主要溶液的配制
• 4.1.4 培养基
• 4.2 方法
• 4.2.1 菌悬液的制备
• 4.2.2 甲胺磷的测定
• 4.2.3 菌株对甲胺磷降解率的测定
• 4.2.4 降解机理的分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 甲胺磷浓度和峰面积关系的标准曲线的制作
• 4.3.2 水中甲胺磷的添加回收率测定
• 4.3.3 土壤中甲胺磷的添加回收率测定
• 4.3.4 菌株对水中甲胺磷降解效能的研究
• 4.3.5 菌株对土壤中甲胺磷修复效能的研究
• 4.3.6 降解机理的分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢