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地下水是我国重要的水资源。目前由于大规模的垃圾卫生填埋而产生的垃圾渗滤液已使我国不同区域的地下含水层受到不同程度的多环芳烃污染,如何对这些受垃圾渗滤液污染的地下水进行污染状况评估并采取必要的修复措施,已成为我国一项重要的环境研究问题。 本文以受多环芳烃污染严重的垃圾填理场周围区域的浅层地下含水层为研究对象,利用含水层沉积物建立微观模拟试验装置,以三环多环芳烃蒽为模式污染物,分别研究在好氧条件下、严格厌氧条件下和反硝化条件下的生物降解情况。利用稳定性同位素探针技术、末端限制性片段长度多态性技术、基因克隆文库技术等识别了原位降解微生物,并研究了微生物群落结构变化。 研究结果表明: 1.好氧条件下蒽在25天内被降解完全,降解反应前后细菌群落发生较大变化(相似度42-52%),多样性降低,被富集的微生物鉴别为嗜甲基菌属(Methylophilus)、中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、泉发菌属(Terrimonas)和Methylotenera。SIP的结果却揭示了两株新的与蒽降解相关的细菌,其中之一是未分类的细菌,另一个属于β-变形菌纲(β-Proteobacteria)的贪噬菌属(Variovorax),该属的一些菌株曾被报道与一些农药、烃类等环境污染物降解相关。 2.严格厌氧条件下葸在120天内被降解完全,降解反应前后细菌和古细菌群落均发生较大变化(相似度分别为21-31%和11-40%),多样性显著降低,被富集的微生物鉴别为草螺菌(Herbaspirillum)。SIP的结果揭示了两株新的与葸厌氧降解相关的细菌,分别为Methylibium和根瘤菌(Rhizobiales),两者均有报道显示与烃类污染物降解有关。 3.反硝化条件下葸在80天内被降解完全,降解反应前后细菌和反硝化细菌群落都发生较大变化(相似度分别为15-37%和10-16%),多样性显著降低,被富集的微生物分别被鉴别为副球菌(Paracoccus)、草螺菌(Herbaspirillum)、固氮菌(Azotobacter)和红球菌(Rhodococcus),这四类菌都有报道显示与烃类污染物降解有关。 4.此外,在三种模拟条件下的降解速率大小依次为:好氧条件>反硝化条件>严格厌氧条件,细菌群落变化幅度为:反硝化条件>严格厌氧条件>好氧条件。原始细菌群落与好氧条件降解后的群落最相似,而反硝化条件降解后的群落与另外三个样品差异性最大。 5.本研究中识别的降解菌全部属于变形菌门(Proteobacteria),并且在所有条件下的富集微生物也以变形菌门(Proteobacteria)出现频率最高,占比达到69.57%。这与以往PAHs降解研究中的优势微生物具有一致性。 本文尝试性地使用SIP技术识别了受污染含水层中多环芳烃蒽在不同降解条件下的原位降解菌,为今后我国其它受PAHs污染的城市垃圾填理场区域、油气田和炼化企业地区的地下含水层的原位生物修复提供参考。