芽孢杆菌QC-13对咪唑乙烟酸污染土壤的生物修复

一３ｏ０一　江苏农业科学２０１５年第４３卷第６期　金　雷，成明根，孙斌，等．芽孢杆菌Ｑｃ一１３对咪唑乙烟酸污染土壤的生物修复［Ｊ］．江苏农业科学，２０１５，４３（６）：３００—３０３　ｄｏｉ：１０．１５８８９￣．ｉｓｓｎ．１００２—１３０２．２０１５．０６．０９９　芽孢杆菌ＱＣ一１３对咪唑乙烟酸污染土壤的生物修复　金雷　，成明根　，孙斌　，刘慧涛　，孙纪全。，黄　星　（１．南京农业大学生命科学学院，江苏南京２１００９５；２．吉林省农业科学院，吉林长春１３００１３；　３．北京大学工学院包头研究院湿地工程技术研究所，内蒙古包头０１４０３０）　摘要：在实验室条件下，研究了芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｓｐ．）Ｑｃ—ｌ３对咪唑乙烟酸污染土壤的生物修复作用。投加降　解菌Ｑｃ一１３可显著提高咪唑乙烟酸在土壤中的降解速率。当咪唑乙烟酸浓度为５０　ｍｇ／ｋｇ干土，且Ｑｃ一１３的接种　量为ｌＯ　ＣＦＵ／ｇ干土时，２１　ｄ后土壤中咪唑乙烟酸的降解率为６６．２％，而对照土壤则为１４．４％。咪唑乙烟酸的降解速　率与接种量呈正相关，当接种量减少至１０　ＣＦＵ／ｇ干土时，降解率降低至３１．８％。菌株Ｑｃ一１３降解土壤中咪唑乙烟　酸的最适温度为３０℃，降解率于２１　ｄ可达６２．７％；当土壤含水量为４０％时，于２１　ｄ时咪唑乙烟酸的降解率为　６２．２％，且降解率随含水量的增加而降低。接种Ｑｃ一１３可不同程度缓解土壤中浓度为５０、１００　ｓ／ｋｇ干土的咪唑乙　烟酸对玉米、小麦的生长抑制作用。　关键词：芽孢杆菌；咪唑乙烟酸；生物修复；降解率；玉米；小麦　中图分类号：Ｓ１５４．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—１３０２（２０１５）０６—０３００—０３　咪唑乙烟酸是２０世纪８０年代美国氰胺公司开发的咪唑　啉酮类除草剂，为乙酰乳酸合酶抑制剂　］。该除草剂具有　１材料与方法　杀草谱广、活性高、选择性强等优点，是我国用于防治大豆产　１．１菌株与供试植物　区杂草的重要农药之一　。但咪唑乙烟酸在土壤中残留期　芽孢杆菌Ｑｃ一１３，由笔者所在实验室从咪唑乙烟酸长期污　长，随着使用年限的延长将对农田土壤造成污染，对后茬敏感　染的土壤中分离得到。以２％接种量将菌株ＱＣ一１３接种于含　作物产生药害，并导致大豆田轮作困难，造成经济损失　］。　５０　ｍｇ／Ｌ咪唑乙烟酸的液体培养基中，７　ｄ时降解率达６８．２％。　因此，咪唑乙烟酸在农田土壤中的降解以及受污染土壤的修　玉米品种鲜糯１号、小麦品种扬麦ｌ６，均购自江苏省农　复引起了科研工作者的广泛关注。目前已有研究人员发现　业科学院。　ＴｉＯ：悬浊液可用于处理咪唑乙烟酸残留。２００２年，Ｅｌａｚｚｏｕｍ　１．２供试土壤　等发现以ＴｉＯ　作为催化剂可提高咪唑乙烟酸的降解效率　］。　供试土壤为黄棕壤，取自南京农业大学试验田，为从未接　２００５年，Ｒｅｎ￣ａ等借助ＴｉＯ　提高液体中咪唑乙烟酸的降解　触过咪唑乙烟酸的表层土壤（０～２０　ｃｍ），并风干过筛（　＝　速率，４　ｈ内最高可达８５％以上　；但该方法并不适于修复大　２　ｍｌｎ）。土壤ｐＨ值为６．９５，有机质含量为１９．２３　ｇ／ｋｇ，有机　面积农田土壤的除草剂污染。自Ｊｅｒｒｙ等发现微生物在咪唑　氮、磷、钾的含量分别为１．５７、０．３５、１６．４８　ｓ／ｋｇ。　乙烟酸降解过程中起着非常重要的作用　以来，咪唑乙烟酸　１．３供试农药、试剂及培养基　的微生物降解研究引起了广泛关注。近几年，科研工作者在　咪唑乙烟酸原药（有效成分含量９５％以上），购自北京勤　咪唑乙烟酸降解菌株的筛选方面取得了显著进展，分离得到　诚亦信科技开发有限公司。其他试剂除特别注明外均为分　一批高效降解菌株　。降解菌株的获得使咪唑乙烟酸污　析纯。　染农田土壤的生物修复成为可能，但相关报道尚较少。本课　ＬＢ培养基：蛋白胨１０．０　ｇ、酵母膏５．０　ｇ、ＮａＣ１　１０．０　ｇ、去　题组在前期研究工作中分离得到１株咪唑乙烟酸降解菌　离子水１　０００　ｍＬ，ｐＨ值为７．０，于１２１　ｏＣ灭菌３０　ｍｉｎ。固体培　株——芽孢杆菌ＱＣ一１３，其降解性状优良。本研究采用盆钵　养基加入２％琼脂粉。　试验法，探讨ＱＣ一１３对土壤中咪唑乙烟酸的降解效果与影　１．４菌种制备　响因素，以及该菌株对敏感作物药害的解除，以期为咪唑乙烟　挑取ＱＣ一１３菌株接种于ＬＢ培养基中，于３０℃、　酸污染土壤的生物修复提供依据。　１６０　ｒ／ｍｉｎ条件下振荡培养约２４　ｈ后，６　０００　ｒ／ｍｉｎ离心收集菌体　并用ＰＢＳ洗涤２次，再用ＰＢＳ重悬，　ｌ锄　值约１．５，保存备用。　收稿日期：２０１４—０７—１０　１．５　土壤中咪唑乙烟酸的提取及检测　基金项目：江苏省科技支撑计划（编号：ＢＥ２０１１７８３）；吉林省世界银　称取土壤样品１０　ｇ于５０　ｍＬ离心管中，加入２５　ｍＬ的　行贷款农产品质量安全应用研究项目（编号：２０１１一Ｚ１７）。　０．１　ｍｏｌ／Ｌ浓度氯化铵与氨水缓冲液（ｐＨ值为１０．０）Ｅｌ６］，涡　作者简介：金雷（１９８７一），男，浙江金华人，硕士，主要从事环境微　旋振荡１　ｍｉｎ，６　０００　ｒ／ｍｉｎ离心３　ｒａｉｎ，抽取１０　ｍＬ上清液于　生物学研究。　５Ｏ　ｍＬ三角瓶中，加入２０　ｍＬ二氯甲烷，剧烈振荡５　ｒａｉｎ，静置　通信作者：黄　星，博士，主要从事环境微生物学研究。Ｅ—ｍｍｌ：　分层后弃去上清液，过无水硫酸钠柱，取１．０　ｍＬ置于微量离　ｈｕａｎｇｘｉｎｇ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　心管中，氮气吹干。加人０．５　ｍＬ甲醇（色谱纯）溶解，经孔径　江苏农业科学２０１５年第４３卷第６期　．———３０１・－——　０．２２　ｍ的有机相针头过滤器过滤后，液相色谱测定咪唑乙　烟酸的含量”　。　１．６土壤中咪唑乙烟酸降解试验　称取５００　ｇ灭菌和未灭菌的供试土壤，分别置于盆钵中　并添加咪唑乙烟酸，充分拌匀后制成咪唑乙烟酸含量为　５０　ｍｇ／ｋｇ的含药土壤。向含药土壤加入ＱＣ一１３菌液并充分　混匀。共设４个处理：灭菌土添加菌液、灭菌土不添加菌液、　未灭菌土添加菌液、未灭菌土不添加菌液，每处理３次重复。　时间（ｄ）　将各处理置于３０℃恒温培养箱中避光培养，分别于５、７、１０、　图１　菌株ＱＣ一１　３对土壤中咪唑乙烟酸的降解　１４、２１　ｄ取样，采用ＨＰＬＣ法测定土壤中咪唑乙烟酸残留量。　从而提高了土壤中咪唑乙烟酸的降解速率。　Ｉ．７接种量对降解效果的影响　２．２接种量对ＱＣ一１３降解土壤中咪唑乙烟酸的影响　土壤中咪唑乙烟酸的浓度为５０　ｍｇ／ｋｇ，接种不同体积的　当接种量为１Ｏ　、１０　、１Ｏ　、１０　ＣＦＵ／ｇ干土时，降解率于　ＱＣ一１３菌液，使土壤中菌体含量分别为１．０×１０　、１．０×１０　、　２１　ｄ分别达到３１．８％、３７．８％、４９．２％、５８．２％（图２）。结果　１．０×１０　、１．０×１０　ＣＦＵ／ｇ干土，置于３０　ｏＣ恒温培养箱中避　表明：接种量与土壤中咪唑乙烟酸的降解速率呈正相关，降解　光培养，分别于５、７、１０、１４、２１　ｄ取样，采用ＨＰＬＣ法测定土壤　速率随接种量的增加而提高。　中的眯唑乙烟酸残留。　１．８土壤含水量对降解效果的影响　土壤中咪唑乙烟酸的含量为５０　ｍｇ，／ｋｇ，分别调节土壤含　水量至最大含水量的１０％、２０％、４０％、５０％，接种ＱＣ一１３菌　液，使土壤中菌体含量为１．０×１０　ＣＦＵ／ｇ干土，置于３Ｏ℃恒　温培养箱中避光培养，分别于５、７、１０、１４、２１　ｄ取样，采用　一凹　邑卿如甾累　割酱　ＨＰＬＣ法测定土壤中的咪唑乙烟酸残留。一∞　日一咖姐链晕　割　　１．９土壤温度对降解效果的影响　土壤中咪唑乙烟酸的含量为５０　ｍｇ，／ｋｇ，接种Ｑｃ一１３菌　时间（ｄ）　液，使土壤中菌体含量为１．０×１０。ＣＦＵ／ｇ干土，分别置于２０、　图２　接种量对菌株ＱＣ一１　３降解土壤中咪唑乙烟酸的影响　２５、３０、３７、４２℃避光培养，于５、７、１０、ｌ４、２１　ｄ取样，采用　２．３　土壤含水量对降解效果的影响　ＨＰＬＣ法测定土壤中的咪唑乙烟酸残留。　土壤含水量为１０％、２０％、４０％时，２１　ｄ土壤中咪唑乙烟　１．１０　菌株ＱＣ一１３对玉米、小麦咪唑乙烟酸药害的舞埒｛硼　酸的降解率分别为４７．３％、５５．４％、６２．２％；土壤含水量为　分别配制咪唑乙烟酸含量为５０、１００　ｋｇ的含药土壤，　５０％时，２１　ｄ降解率仅为２５．２％（图３）。结果表明：土壤含　向２００　ｇ含药土壤中加入Ｑｃ一１３菌液，制成咪唑乙烟酸＋　水量为５０％时，土壤中咪唑乙烟酸的降解效率将明显降低。　ＱＣ一１３土壤。置玉米、小麦种子于恒温培养箱浸种催芽　分析原因，可能由于水量过多导致土壤通气性较差，不利于菌　４８　ｈ，取萌发度一致的玉米、小麦种子分别播种于不同处理土　株Ｑｃ一１３的生长，从而影响降解效率”　。　壤中，每盆钵播种５粒，每处理设５次重复，以不加咪唑乙烟　酸、降解菌土壤培养的玉米、小麦为空白对照。室温培养，适　时喷水保湿，培养１０　ｄ后取植株地上部分并洗净，用吸水纸　吸取植株表面水分，分别测量不同处理玉米、小麦地上部分的　长度、质量。　１．１１数据处理　采用ＤＰＳＶ１３．５软件对试验所得数据进行统计分析。　２　结果与分析　时间（ｄ】　２．１　菌株ＱＣ一１３对土壤中咪唑乙烟酸的降解　图３含水量对菌株ＱＣ一１３降解土壤中咪唑乙烟酸的影响　菌株Ｑｃ一１３对灭菌及未灭菌土壤中的咪唑乙烟酸降解　２．４土壤温度对降解效果的影响　２１　ｄ后，未接种菌株Ｑｃ～１３的灭菌土中咪唑乙烟酸含量为　３０℃时咪唑乙烟酸的２１　ｄ降解率为６２．７％；２５、３７℃时　４３．４　ｍｇ／ｋｇ，降解率为１３．２％；而接种菌株ＱＣ一１３的灭菌土　２１　ｄ降解率分别为５３．４％、４８．２％；２０、４２℃时２１　ｄ降解率　中咪唑乙烟酸含量为ｌ８．７　ｍｇ／ｋｇ，降解率为６２．６％（图１）。　则分别降低至３３．４％、３１．６％（图４）。分析原因，环境温度为　结果表明：添加降解菌ＱＣ一１３可显著提高土壤中咪唑乙烟　３０℃适宜菌株Ｑｃ一１３的生长，降解效果好；环境温度为２０、　酸的降解速率。未灭菌土壤的未接种、接种处理中，降解率分　４２℃则不利于菌株ＱＣ一１３的生长，降解效果较差。　别为１４．４％、６６．２％，可见未灭菌土壤接种降解菌的降解效　２．５投咖菌株Ｑｃ一１３对玉米、小麦咪唑乙烟酸药害的解除作用　果略优于灭菌土壤。分析原因，可能是因为未灭菌土壤中的　采用土培法，咪唑乙烟酸含量为５０、１００　ｇ／ｋｇ的土壤对　土著微生物与ＱＣ一１３菌株之间可能存在一定共代谢作用，　玉米、小麦的生长均有抑制作用（表１）。咪唑乙烟酸含量为　—－——３０２．－——　江苏农业科学２０１５年第４３卷第６期　５０、１００　ｇ／ｋｇ的含药土壤中，玉米苗长分别为１１．２７、　蛹姐甾襞ｆＺ割酱　）【／８邑　６．３７　ｃｍ，与空白对照玉米苗长２５．４２　ｃｍ相比差异显著；小麦　苗长分别为６．９４、４．１８　ｃｍ，与空白对照小麦苗长ｌ４．５２　ｃｍ相　比差异显著。当含药土壤中接种降解菌ＱＣ一１３后，可一定　程度解除药害作用。眯唑乙烟酸含量为５０、１００　ｇ／ｋｇ的含　药土壤加入降解菌后，玉米苗长分别恢复生长至１８．５６、　１２．３２　ｃｍ；小麦苗长分别恢复生长至１１．３１、７．１２　ｃｍ。苗质量　时间（ｄ）　图４　土壤温度对菌株ＱＣ一１　３降解咪唑乙烟酸的影响　也表现出与苗长一样的变化趋势（表１）表明投加菌株　Ｑｃ一１３对玉米、小麦咪唑乙烟酸药害有一定解除作用。　表１接种Ｑｃ一１３对玉米、小麦唑乙烟酸药害的解除作用　注：表中数据为平均值±标准差，大写字母表示最小显著差异测验在Ｐ：０．叭的差异水平。　３讨论　ｔａｔｅ　ｓｙｎｔｈａｓｅ—ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ　ｆ　Ｊ　１．Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００７，８９（２）：８９—９６．　关于咪唑乙烟酸残留药害的研究被相继报道。Ｊｏｈｎｓｏｎ　等研究发现使用咪唑乙烟酸１年以上将对玉米、高粱、水稻、　棉花产生药害　。Ｍｏｙｅｒ等发现甜菜和马铃薯因咪唑乙烟酸　残留而减产　。Ｓｕｌｌｉｖａｎ等经过３年研究发现，应用咪唑乙　烟酸１年和２年后种植黄瓜、西红柿、白菜、马铃薯、甘蔗将发　生药害和减产　。我国每年咪唑乙烟酸原药使用量为１５０～　［３］赵爽，叶非．咪唑啉酮类除草剂的应用及降解［Ｊ］．植物保　护，２００９，３５（２）：ｌ５～１９．　［４］李为忠，范东升，栾宇博．胺苯磺隆、氯嘧磺隆和咪唑乙烟酸的应　用现状、问题及对策［Ｊ］．农药，２００８，４７（１１）：７８１—７８４，７８９．　［５］黄春艳，陈铁保，王宇，等．咪唑啉酮类除草剂对后茬作物安全　性研究初报［Ｊ］．农药学学报，２００１，３（２）：２９—３４．　［６］Ｅｌａｚｚｏｕｚｉ　Ｍ，Ｍｅｋｋａｏｕｉ　Ｍ，Ｚａｚａ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ａｂｉｏｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　３００　ｔ　，咪唑乙烟酸的大量使用带来环境风险与较严重的药　害问题，引起了广泛关注。利用高效降解微生物进行农药污　染土壤的原位生物修复具有许多优势，适于田间的推广应用。　本研究采用盆钵试验的方法，探讨降解菌株ＱＣ～１３对土壤　中咪唑乙烟酸的降解效果，以及各因素对降解的影响。在土　ｉｍａｚｅｔｈａｐｙｒ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｆ　Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉ—　ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｈｅａｌｈ．ＰａｒｔｔＢ：Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ，Ｆｏｏｄ　Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ，ａｎｄ　ＡｇＩｉｃｕｌ—　ｍｒａｌ　Ｗａｓｔｅｓ，２００２，３７（５）：４４５—４５１．　［７］Ｒｅｎａｔａ　Ｒ　Ｉ，Ｍｉｔｓｕｇｕ　Ｉ　Ｈ，Ｔａｋａｓｈｉｍａ　Ｋ．Ｐｈｏｔｏｃａｔｌａｙｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍａｚｅｔｈａｐｙｒ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ　ａｔ　ＴｉＯ２／Ｈ２Ｏ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，　２００５，５８（１０）：１４６１—１４６９．　壤中，降解菌Ｑｃ一１３的降解速率受土壤温度、湿度、接种量　等因素的影响。这些因素一方面影响土壤的特性：较高土壤　［８］Ｊｅｒｒｙ　Ｌ，Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｗ　Ｗ．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍａｚａｑｕｉｎａｎｄ　温度有利于农药从土壤颗粒的表面释放，使水相中溶解更多　咪唑乙烟酸；较高土壤湿度有助于农药在水相中分布　。　另一方面对降解菌的生长、降解酶的活性起决定性作用：降解　ｉｍａｚｅｔｈａｐｙｒ［Ｊ］．Ｗｅｅｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９７，４５：５８６—５９１．　［９］曹知平，许景钢，李淑芹，等．黑曲霉ＬＺ１降解咪唑乙烟酸的特性　［Ｊ］．东北农业大学学报，２０１０，４１（７）：６６—７０．　［１Ｏ］陈玉洁，束长龙，刘新刚，等．咪唑乙烟酸降解菌的分离、鉴定及　降解特性研究［Ｊ］．农药学学报，２０１１，１３（４）：３８７—３９３．　菌在适宜的温度、湿度条件下才能更好地生长，降解过程中的　酶也需要适宜的条件　。摸索适宜的环境条件是降解菌　有效降解咪唑乙烟酸的重要保证。本研究以玉米、小麦为供　试植物探讨菌株ＱＣ一１３对咪唑乙烟酸药害的解除作用，发现　投加ＱＣ一１３有较好的解除效果。研究结果表明：ＱＣ一１３是　１株品质优良的咪唑乙烟酸降解菌，对于眯唑乙烟酸污染土　［１１］丁伟，白鹤，程茁，等．眯唑乙烟酸降解菌的分离、鉴定及　其降解特性研究［Ｊ］．环境科学，２００８，２９（５）：１３５９—１３６２．　［１２］刘亚光，马超，庞福德．降解除草剂咪唑乙烟酸细菌的分离鉴　定及生长特性［Ｊ］．东北农业大学学报，２００９，４ｏ（２）：７—１２．　［１３］黄安太，车军，赵科华，等．唑乙烟酸在不同土壤和水体中的残　留动态研究［Ｊ］．安徽农业科学，２００７，３５（３３）：１０７６９～１０７７０．　［１４］Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｄ　Ｈ，Ｊｏｒｄａｎ　Ｄ　Ｌ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｗ　Ｇ，ｅｔ　ａ１．Ｎｉｃｏｓｕｌｆｕｒｏｎ，　ｐｒｌｍｉｓｕｌｆｕｒｏｎ，ｉｍａｚｅｔｈａｐｙｒ，ａｎｄ　ＤＰＸ—ＰＥ３５０　ｉｎｊｕｒｙ　ｔｏ　ｓｕｃｃｅｅｄｉｎｇ　壤的生物修复具有一定应用前景。　参考文献　［１］Ｍａｎｇｅｌｓ　Ｇ．Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ　ｉｎ　ｓｏｉｌ［Ｍ］／／　Ｍａｎｇｅｌｓ　Ｇ．Ｔｈｅ　ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓ．Ｂｏｃａ　Ｒａｔｏｎ，ＦＬ：ＣＲＣ　Ｐｒｅｓｓ，１９９１：２８９—２９９．　ｃｒｏｐｓ［Ｊ］．Ｗｅｅｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９３，３：６４１—６４４．　［１５］Ｍｏｙｅｒ　Ｊ　Ｒ，Ｅｓａｕ　Ｒ．Ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ　ｈｅｒｂｉｃｉｄｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｍｔａｔｉｏｎａｌｅｒｏｐｓ　ｉｎ　ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ａｌｂｅｒｔａ［Ｊ］．Ｗｅｅｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９６，１：　１Ｏ０一】ｏ６．　［２］Ｚｈｏｕ　Ｑ　Ｙ，Ⅱｕ　ｗ　Ｐ，Ｚｈａｎｇ　Ｙ　ｓ，ｅｔ　ａ１．Ａｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ａｃｅｔｏｌａｅ－　江苏农业科学２０１５年第４３卷第６期　－－——３０３－－——　姜春阳，贾春云，张丽芳，等．微生物胞外聚合物对土壤中芘降解效果的促进作用［Ｊ］．江苏农业科学，２０１５，４３（６）：３０３—３０６　ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—１３０２．２０１５．０６．１００　．　微生物胞外聚合物对土壤中芘降解效果的促进作用　姜春阳　，贾春云　，张丽芳　，谷胡　，巩宗强　（１．沈阳理工大学，辽宁沈阳１１０１６８；２．中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室，辽宁沈阳１１００１６；　３．沈阳师范大学，辽宁沈阳１１００３４）　摘要：研究外加不同浓度胞外聚合物（ＥＰＳ）对芽孢杆菌和黑曲霉降解土壤中芘效果的影响。结果表明，在　１００　ｍｓ／ｋｇ芘污染土壤中添加芽孢杆菌ＥＰＳ由４１１．７８　ｍｓ／ｋｇ增加到２　７７９．５４　ｍｓ／ｋｇ，土壤中芘的残余浓度减少　６．２７　ｍｓ／ｋｇ；向土壤中接种芽孢杆菌０．８６亿ＣＦＵ／ｋｇ，芘的降解率为３６．９９％，ＥＰＳ由４１１．７８　ｍｓ／ｋｇ增加到　２　７７９．５４　ｍｓ／ｋｇ，芘残留浓度下降到４７．７２　ｍｓ／ｋｇ。黑曲霉ＥＰＳ由１　３８７．６８　ｍｓ／ｋｇ增加到３　８４４．３７　ｍｓ／ｋｇ，土壤中芘的　残余浓度由４２．３６　ｍｇ／ｋｇ降至３１．１２　ｍｓ／ｋｇ；向土壤中接种黑曲霉１．０亿ＣＦＵ／ｋｇ，ＥＰＳ浓度由１　３８７．６８　ｍｇ／ｋｇ增加到　３　８４４．３７　ｍｓ／ｋｇ，芘残留浓度降至３８．１５ｍｓ／ｋｇ。因此，真菌和细菌的ＥＰＳ具有较强的降解土壤中芘的能力，且ＥＰＳ浓　度越高土壤中芘的降解效果越好。　关键词：胞外聚合物（ＥＰＳ）；芘；芽孢杆菌；黑曲霉；土壤；降解　中图分类号：Ｘ５３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００２—１３０２【２０１５）０６—０３０３—０４　土壤环境中持久性有机污染物的生物修复技术是国际污　染环境修复领域研究的热点…。在多环芳烃（ＰＡＨｓ）污染土　壤的多种生物修复技术中，微生物修复技术应用最广泛，主要　是通过驯化土著微生物或人为投加外源微生物对土壤中　ＰＡＨｓ进行转化、降解与去除　。目前，有关ＰＡＨｓ污染土　（ｓｏｌｕｂｌｅ　ＥＰＳ，ｓＥＰＳ）和结合态ＥＰＳ（ｂｏｕｎｄ　ＥＰＳ，ｂＥＰＳ）。ｂＥＰＳ　呈现有流变性的双层结构，可分为紧密黏附的内层（ｔｉｇｈｔｌｙ　ｂｏｕｎｄ　ＥＰＳ，ＴＢ）和松散附着的外层（１ｏｏｓｅｌｙ　ｂｏｕｎｄ　ＥＰＳ，ＬＢ）。　ＥＰＳ在水体中重金属和有机污染物的去除中起到了很重要作　用，Ｆｏｓｔｅｒ等研究了活性污泥胞外聚合物紧密层和松散层的　提取及其对金属离子的吸附，并预测出松散层ＥＰＳ使细胞对　壤的微生物修复技术及降解机理已有许多文献报道　，包　括高效降解菌分离筛选与鉴定、微生物对ＰＡＨｓ的代谢途径、　ＰＡＨｓ降解酶等，且取得了很大进展。有关微生物胞外聚合　物（ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ，ＥＰＳ）在有机污染土壤修　金属离子产生了抗毒性　“　。Ｍａｋｏｔｏ等报道，向石油污染　海水中同时加入ｒｈｏｄｏｅｈｒｏｕｓ的胞外聚合物和矿物能乳化石　油，并能提高石油中ＰＡＨ的降解能力　。关于ＥＰＳ在ＰＡＨｓ　复过程中作用的研究还未见报道。胞外聚合物是一定环境条　污染土壤修复过程中的作用，Ｄｏｈｓｅ等指出，胞外聚合物能增　加疏水性污染物在土壤中的移动性，并且污染物与ＥＰＳ作用　阻止了微生物对污染物的直接消化降解¨　。可见，ＥＰＳ在微　件下微生物分泌于体外的一种高分子黏性聚合物，还包括一　些细胞脱落物以及从环境中吸附的有机物”　。ＥＰＳ主要由多　糖、蛋白质和腐殖酸等组成　－９］。ＥＰＳ可分为溶解性ＥＰＳ　收稿日期：２０１４—０７—０４　基金项目：国家自然科学基金（编号：４１２０１３１０、４１２７１３３６、４１１０１２９５、　生物降解ＰＡＨｓ过程中起到了重要的衔接作用。本研究以土　壤中芘为研究对象，添加芽孢杆菌ＥＰＳ和黑曲霉ＥＰＳ，研究外　加ＥＰｓ对土壤中芘降解效果的影响，并通过扫描电子显微镜　和透射电子显微镜对微生物及ＥＰＳ的形态进行表征，探索　４０９３０７３９）；沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室　资金。　作者简介：姜春阳（１９８９一），女，硕士研究生，主要从事土壤污染生态　研究。Ｅ—ｍａｉｌ：３９６４２９９０１＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。　ＥＰＳ对土壤中芘降解效果的促进作用。　１材料与方法　Ｉ．１试验所用土壤　通信作者：贾春云，博士，助理研究员，主要从事土壤污染生态研究。　Ｔｅｌ：（０２４）８８０８７７８９；Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉａｅｈｕｎｙｕｎ＠１２６．ｃｏｒｎ。　试验所用土壤采自中国科学院沈阳应用生态研究所生态　４８（５）：５４５—５５２．　・　［１６］Ｓｕｌｌｉｖａｎ　Ｊ　０，Ｔｈｏｍａｓ　Ｒ　Ｊ，Ｂｏｕｗ　Ｗ　Ｊ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｉｎｍｚｅｔｈａｐｙｒ　ａｎｄ　ｉｍａｚａｍｏｘｓｏｉｌ　ｒｅｓｉｄｕｅｓ　ｏｎ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　ｃｒｏｐｓ　ｇｒｏｗｎ　ｉｎ　Ｏｎｔａｒｉｏ　［１９］Ｈｅｅｓ　Ｐ　Ａ，Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ　Ｅ，Ｊｏｎｅｓ　Ｄ　Ｌ．Ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｓｉｍｐｌｅ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎ　ｔｗｏ　ｆｏｒｅｓｔ　ｓｏｉｌｓ　ａｓ　ｒｅｖｅａｌｅｄ　ｂｙ　ｓｏｉｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎ￣ａ－　［Ｊ］．Ｃａｎａｄｉａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＰｌａｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，７８（４）：６４７—６５１．　［１７］Ｚｈａｎｇ　Ｃ　Ｐ，Ｘｕ　Ｊ，Ｌｉｕ　Ｘ　Ｇ，ｅｔ　ａ１．Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｉｍａｚｅｔｈａｐｙｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｂｉｌａ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏ・　ｓｐｈｅｒｅ，２０１０，８１（６）：８００—８０６．　ｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　Ｌ　Ｊ　Ｊ．Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ，２００８，３１０：　１１—２３．　［２０］滕应，骆永明，李振高，等．多氯联苯复合污染土壤的土著微　［１８］Ｎｅｍｅｔｈ—Ｋｏｎｄａ　Ｌ，ＦＯｌｅｋｙ　Ｇ，Ｍｏｒｏｖｊｎ　ａＧ，ｅｔ　ａ１．Ｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｂｅｈａｖｉｏｕｒ　ｏｆ　ａｃｅｔｏｃｈｌｏｒ，ａｔｒａｚｉｎｅ，ｃａｒｂｅｎｄａｚｉｍ，ｄｉａｚｉｎｏｎ，ｉｍｉｄａｅｌｏｐｒｉｄ　ａｎｄ　生物修复强化措施研究［Ｊ］．土壤，２００６，３８（５）：６４５—６５１．　［２１］王庆仁，刘秀梅，崔岩山，等．土壤与水体有机污染的生物修复　ｉｓｏｐｒｏｔｕｒｏｎｏｎ　Ｈｕｎｇａｒｉａｎ　ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　ｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００２，　及其应用研究进展［Ｊ］．生态学报，２００１，２１（１）：１５９—１６３．