鈾尾礦周邊土壤污染與修復的微生物預警體系構建基礎研究.pdf

1、本論文在國防基礎科研重點項目(B3120110001)的資助下，以某典型鈾尾礦周邊土壤為研究對象，通過對該礦區(qū)土壤微生物指標（微生物量碳、微生物量氮、代謝商、微生物商、基礎呼吸、微生物群落結構多樣性、功能多樣性）以及相關數學分析相結合的研究方法，旨在探討鈾尾礦周邊放射性核素污染與土壤微生物之間的內在關系，為同類污染礦區(qū)的土壤環(huán)境質量評價提供科學依據。研究結果如下:
　　(1)分別以1、3、5、7、9、11各月份的鈾尾礦周邊土壤為研

2、究對象，采用氯仿熏蒸法和凱氏定氮法測定了供試土壤微生物量。結果表明:土壤微生物量受到了放射性核素的影響，礦區(qū)土壤微生物量碳和微生物量氮相比對照分別下降了1.03％～45.02％、12.71％～53.80％。當U含量為20～25μg/g時，土壤微生物量碳下降到最低水平。當U含量在20～25μg/g和60～100μg/g時，土壤微生物量氮為最低狀態(tài)。而微生物量碳氮比幾乎未受到放射性核素的影響。當Ra比活度達到3.5～4.0Bq/g時，土壤微

3、生物量碳下降到最低點。整體上看，土壤微生物量氮對Ra的污染較土壤微生物量碳敏感，當Ra比活度達到9.0～9.5Bq/g時，土壤微生物量氮達到最低水平。一年中7月份的土壤微生物量碳平均達到最大，9月份為最低，而微生物量氮5月份最大，9月份最小。
　　(2)分別測定土壤微生物基礎呼吸，代謝商以及微生物商來說明放射性核素影響下的微生物呼吸強度變化，結果表明:0～15cm礦區(qū)土壤層的基礎呼吸以及代謝商的變化范圍分別為1.75～11.90m

4、gC/kg-1·h-1、0.61～13.13(100·h-1)，15～30cm土壤層為1.17～14.40mgC/kg-1·h-1、0.88～16.73(100·h-1)。并且當U含量為5～10μg/g時，土壤微生物基礎呼吸和代謝商的變化曲線呈上升趨勢并達到最大，隨著U濃度的不斷增加，以上兩項指標的值又逐漸下降。當Ra比活度為3.5～4Bq/g時，土壤微生物基礎呼吸速率以及代謝商都達到一個最高點，污染程度的加重使得以上兩種指標繼續(xù)下降，

5、而微生物商對放射性核素的敏感度較差，變化趨勢不明顯。
　　(3)采用平板稀釋法和Biolog-Eco板技術對鈾尾礦周邊進行土壤微生物群落結構以及功能多樣性分析。結果表明:放射性核素明顯降低了各類微生物的數量，細菌下降了0.07％～99.05％，真菌下降了0.08％～99.91％。但放線菌數量在所有污染水平中表現具有不穩(wěn)定性。從土壤微生物代謝功能水平方面來講，放射性核素并未明顯對其產生抑制作用，反而激發(fā)了土壤微生物代謝活性，土壤微生

6、物功能多樣性指數和代謝活性的變化規(guī)律基本相似。AWCD值表明:5月份的土壤微生物代謝活性最大，1月份最低。同時，土壤微生物利用碳源的主成分分析表明:碳水化合物、氨基酸以及羧酸類為貢獻率較大的碳源，也可能是導致不同環(huán)境下的微生物功能多樣性差異的主要碳源。
　　(4)采用相關性分析、逐步回歸-通徑分析、時間序列分析等方法探討了放射性核素U、Ra和土壤微生物各參數指標之間的內在關系。結果表明:U與基礎呼吸速率、代謝商以及真菌數量達到極顯

7、著負相關(P＜0.01)，與微生物量氮達到顯著負相關(P＜0.05)。以U為自變量建立的預警方程與土壤基礎呼吸速率以及真菌數量關系緊密。Ra與微生物量氮、基礎呼吸速率、代謝商、細菌數量、真菌數量以及H指數達到極顯著負相關(P＜0.01)，與微生物量碳、放線菌數量以及多樣性指數D、S達到顯著負相關(P＜0.05)。以Ra為自變量建立的預警方程與土壤基礎呼吸速率、放線菌以及真菌數量關系緊密。通徑分析表明:放射性核素Ra、U之間為協同作用，并