湿地植物-复合生物粒联合降解河口湿地中高分子量多环芳烃的机制研究

In recent years, the outside pollutants entering continually estuarine wetlands have threatened the health of wetlands, especially persistent organic pollutants - polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Due to their wide sources, the high toxicity and difficult degradation high molecular weight PAHs(HMW-PAHs) have become one of the major pollutants in estuarine wetlands. And degradation bacteria of HMW-PAHs in wetland are in low microbial activity, so their natural degradation process are very slow. Thus, it is an urgent work to develop a new biotechnology for improving microbial activity in the estuarine wetlands, and strengthening degradation capacity of HMW-PAHs. .In this research, we will select Liaohe estuarine reed wetlands as study area. On the basis of proved the dissipation of HMW-PAHs in reed rhizospheres, we will apply microbial immobilization technology on the reed rhizospheres to increase the root zone microorganisms and improve the microbial activity of the degradation of HMW-PAHs in estuarine wetland. At the same time, Molecular biology techniques will be use to analyze the effect of the introduction of the immobilization agents on wetland plant rhizospheres microbial community. And some measures will be propose to promote micro-ecosystem stability and protect wetlands.

近年来，外源污染物的不断输入已对湿地健康形成危胁。尤其是持久性有机污染物－多环芳烃（PAHs），由于其来源广泛、高毒性及难降解性已成为湿地主要关注的污染物之一。且由于湿地中降解高分子量PAHs（HMW-PAHs）的微生物活性较低，所以其在湿地中的自然降解过程十分缓慢。因此，急需研发能提高滨海湿地根区微生物活性的新型生物技术，以强化湿地对HMW-PAHs的降解能力。本项目拟以辽河河口湿地为对象，在已探明的PAHs在芦苇根区分布特征的基础上，利用湿地芦苇根系释放酶与分泌物去除HMW-PAHs并结合芦苇根区微生物固定化技术，提高降解HMW-PAHs的微生物活性，提出基于河口湿地植物和微生物固定化技术构建的芦苇根际活性微生物复合净化系统，并揭示其作用机制。同时，利用分子生物学技术解析固定化菌群引入对辽河河口芦苇湿地根际微生态系统结构和功能可能造成的影响，并提出促进微生态系统稳定以及湿地保护的措施

项目已按任务书的计划安排基本完成了各项研究工作内容，实现了预期目标. 本项目针对辽河口滨海芦苇湿地PAHs污染现状，以湿地土壤内含量较高的芘和茚并(1,2,3-cd)芘为研究对象，采用柴油及多环芳烃混标，以及芘、苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘单标本土筛选多环芳烃高效降解菌一株、以及芘、苯并(a)芘和茚并(1,2,3-cd)芘各一株，该研究成果丰富了PAHs高效降解菌的成员组成；同时建立了以浒苔、煤渣生物炭及芦苇秸杆、芦苇根须等植物为原料的生物炭制备方法，并在结合湿地芦苇根系释放酶与分泌物及根际微生物固定化技术的基础上建立芦苇根区活性微生物复合系统，调控多环芳烃类高效降解菌的最佳生态条件，提高了芦苇根区活性微生物复合系统对烃类有机物的降解，使湿地水体中石油烃的净化率达到81.3%，同时对沉积物中低环PAHs（2~4环）降解效率均高于50%；高环PAHs（5~6环）的去除效率也提高了近4倍，明显改善了湿地生态环境。.此外，利用分子生物学技术解析功能菌的引入对辽河河口芦苇湿地根际微生态系统正常演替可能造成的影响，结果表明在添加煤渣-沸石复合生物粒降解烃类有机物过程中，Shannon指数差距微小，且在属水平上烃类高效降解菌呈现出先增加再减小的趋势，在降解完成之后，多环芳烃高效降解菌的含量又回落到添加煤渣-沸石复合生物粒之前的状态，说明在降解完成后，煤渣-沸石复合生物粒的添加不会对原土壤微生物群落结构产生明显影响，从而为该技术在湿地中的实际应用提供科学依据。