冻融条件下苯系物在土壤中分配规律及微生物群落研究

论文摘要

季节性冻土存在于我国北方大部分地区,且这些地区石油工业发达,不可避免会产生石油污染,而苯系物作为石油污染的组分之一,由于其难降解、毒性大,对人体危害大。冻融作为季节性冻土区典型物理过程,影响苯系物在土壤中的赋存状态及吸附解析过程与土壤中微生物群落变化,进而一定程度上决定着它的污染危害大小以及自然降解过程。因此研究冻融条件下苯系物在土壤中的分配转化规律有着重要意义。本文以分布于大庆地区的黑钙壤作为供试土壤,采用人工控温的方法对不同温度条件下的供试土样与苯系物溶液混合物做交替冻融处理,控制温度条件为5℃（未冻融组）、5℃-5℃（冻融组）、5℃-10℃（冻融组）、5℃-10℃（冻融组）,时间周期为60天,其中冻融组2140天冻结期,每次冻结和融化时间均为12h,分别测定处理后溶液中与土壤中苯系物含量,同时设置相同条件下不添加土壤样品的苯系物溶液对照组,再将苯系物溶液及土壤中分配特征与土壤物理化学性质联系起来做统计分析,同时使用DGGE手段分析微生物群落变化,探讨融影响土壤苯系物土壤赋存行为的机理与微生物群落特征。实验结果表明:对比苯系物溶液的对照组,未冻融条件下苯系物含量高于冻融条件,不同温度冻融条件下苯系物含量基本一致。对比苯系物和土壤混合溶液实验组,未冻融条件下溶液与土壤中苯系物含量均呈现持续下降趋势;不同温度冻融条件下溶液中苯系物含量总体呈持续下降趋势,土壤中苯系物含量表现为先下降后上升的趋势,溶液及土壤中苯系物总含量呈现持续下降趋势,冻融温度越低,苯系物在溶液及土壤中的含量越高。同等温度条件下苯系物溶液对照组的苯系物含量要低于实验组苯系物溶液及土壤中总含量。分析其成因,SEM结果显示冻融变化促使土壤团聚体大小向均一性发展,冻融温度越低,均一性越好,同时冻结期会降低土壤胶结程度;X射线衍射分析矿物变化发现冻融变化会造成黏土含量降低,比表面积表明温度降低土壤吸附能力增强。土壤团聚体均一性越好、胶结程度越高、黏土含量越高、吸附解析能力越强均会加大苯系物在土壤中的分配浓度,从而降低挥发度,冻融土壤和混合体系苯系物含量升高。苯系物在土壤中的行为亦会影响微生物,通过DGGE技术研究冻融体系中微生物群落结构变化。未冻融条件下,微生物群落结构受苯系物的浓度降低而发生变化,同时微生物丰度逐渐增加。冻融条件下,受不同冻融温度以及苯系物浓度的影响,微生物群落随着苯系物含量和冻融温度的降低发生变化,同时微生物均匀度逐渐增加。且随着冻融温度的降低,微生物群落不再发生变化,冻融温度的降低与苯系物含量的增加对微生物群落结构变化呈现相似作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 前言
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 冻融循环后土壤物理性质变化情况
•     1.2.2 土壤化学性质变化情况
•     1.2.3 土壤微生物变化情况
•     1.2.4 土壤中苯系物的环境行为
•   1.3 研究内容及技术路线
• 第二章 实验材料及实验方法
•   2.1 实验材料及实验仪器
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 冻融实验方法
•     2.2.2 BTEX提取及检测方法
•     2.2.3 BTEX定性、定量分析方法
•     2.2.4 土壤矿物检测方法
•     2.2.5 土壤微观形态检测方法
•     2.2.6 土壤比表面积检测方法
• 第三章 冻融循环后土壤与溶液中BTEX分配规律
•   3.1 土壤及BTEX性质研究
•     3.1.1 土壤的采集与处理
•     3.1.2 原始土壤性质研究
•     3.1.3 BTEX性质研究
•     3.1.4 冻融土壤性质研究
•   3.2 BTEX在土壤与溶液中分配情况
•     3.2.1 溶液中BTEX的含量变化
•     3.2.2 土壤中BTEX的含量变化
•     3.2.3 溶液及土壤中BTEX的总含量变化
•     3.2.4 BTEX溶液实验中苯系物的含量变化
•   3.3 冻融条件下土壤性质变化及其与BTEX分配规律
•     3.3.1 土壤扫描电镜结果
•     3.3.2 冻融条件下土壤比表面积变化
•     3.3.3 冻融条件下对土壤粘土矿物组成的影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 冻融条件下含BTEX土壤微生物群落变化
•   4.1 微生物群落分析方法
•     4.1.1 分子生物学生化试剂的配制
•     4.1.2 基因组DNA提取
•     4.1.3 PCR扩增及纯化
•     4.1.4 利用变性梯度凝胶电泳（DGGE）对群落的分析
•     4.1.5 DGGE中特异条带的回收、克隆、测序及比较分析
•     4.1.6 数据分析方法
•   4.2 DGGE结果分析
•     4.2.1 PCR结果分析
•     4.2.2 DGGE分析
•     4.2.3 微生物群落结构分析
•   4.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 发表文章、专利目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵奇

导师: 张雷

关键词: 土壤性质,苯系物,冻融,分配规律,生物群落

来源: 东北石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业基础科学,农艺学

单位: 东北石油大学

分类号: X53;S154.3

DOI: 10.26995/d.cnki.gdqsc.2019.000263

总页数: 77

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