硝基苯污染地下水生物修复微生物群落结构及修复效能

在污染地下水的生物修复方法中，决定修复成败的关键是是否存在具有降解功能的微生物，然而根据国内外的研究经验，将在一个场地获取成功的修复条件应用到另外一个场地往往不能获得同样的成功。主要是因为我们缺少对微生物群落组成、行为的了解以及各种生物、化学、物理、环境条件等因素对微生物群落降解功能的影响。如果能更好的了解在修复过程中微生物群落潜在的复杂过程就可以对原位生物修复进行更好的预测和优化。因此本项目拟利用现代分子生物学手段，结合硝基苯污染地下水的实际场地，深入研究土著微生物、激活土著微生物和人工接种外源优势降解菌三种修复硝基苯污染地下水的方法中，微生物的群落组成、时空分布特征、动力学、活性、降解规律；揭示微生物群落结构的特点、变化、功能同各种环境要素之间的关系；筛选出在修复过程中激活抑制具有降解功能微生物活性的因子。为现场工程修复提供理论依据及技术方法。

本项目在研究实际硝基苯污染地下水微生物群落特性和地下水水化学因子间的关系的基础上，在室内采用激活土著微生物和投加降解菌的方法对硝基苯污染地下水进行修复效果的研究，实验过程中对微生物群落结构的时空变化及与修复效能之间的对应关系进行了深入的研究，筛选出激活和抑制硝基苯降解效能的因子。本项目主要取得如下研究成果。.1.实际污染场地分析表明：地下水中微生物群落保持良好的多样性，个别物种保持一定的优势度，优势物种包括Acidovorax sp.、Flectobacillus lacus、Pseudomonas corrugata、Rhizobium sp.；硝基苯污染地下水中的微生物空间分布与总氮（TN）、硝基苯呈明显的相关性。可培养微生物丰度与总有机碳（TOC）、pH、SO42-和硝基苯等因子呈正相关关系，与F-、Cl-、NO2-以及Cd呈负相关关系；nbzA基因丰度与F-、Cl-、硝基苯呈正相关关系，与TOC、pH、NO2-、SO42-、Cd呈负相关关系。.室内模拟激活土著微生物修复硝基苯污染地下水结果表明，投加乳糖磷酸盐、蛋白胨和牛肉膏确实激活了硝基苯污染地下水中的土著微生物，尤其是硝基苯降解菌，并对地下水中硝基苯产生了有效的生物降解作用，激活剂的激活效率顺序为：蛋白胨>牛肉膏>乳糖磷酸盐，但是投加生物激活剂不能将地下水中的硝基苯彻底去除。.在投菌法修复硝基苯污染地下水实验结果表明：地下水中铁和锰对ZG菌降解硝基苯效果以及nbzA基因相对表达量有着显著的影响。单一投菌修复模式下，修复后地下水硝基苯去除率可达到66.31%，硝基苯残留浓度为10.39mg/L；曝气-投菌修复以后，地下水硝基苯去除率达到89.92%，硝基苯残留浓度低于4.16mg/L；微生物群落结构分析表明，单一曝气明显改变了硝基苯污染地下水微生物群落结构，与天然地下水微生物群落结构相似性仅为42.6%，曝气激活了ZG菌和其它微生物并成为优势物种；单一投菌基本对地下水微生物群落结构影响不大，投菌前后微生物群落结构相似性可达61%；曝气-投菌修复后地下水微生物分布较为相似，并且大量检测到ZG菌的存在，这进一步说明ZG菌能够在地下水中各向迁移并在地下水中保持一定优势度，并且ZG菌的大量投加并没有明显表现出对其它物种的促进或抑制作用。RT-FQ-PCR结果显示，无论是曝气还是投加ZG菌，均能提高地下水微生物nbz