微生物對紅樹林沉積物中As形態(tài)分布的效應及機制.pdf

1、紅樹林沉積物是具有高還原性、高硫含量、高有機質、高粘粒含量等特點的獨特生境,同時又是重金屬污染物的重要源和匯。As在生態(tài)系統(tǒng)中有很強的毒性,對動植物都有很大的潛在威脅。沉積物中As吸附形態(tài)的分布直接影響到As污染物的生物毒性.。當前對于As污染的研究多集中在陸地作物土壤;對于紅樹林沉積物中As形態(tài)分布的研究尚不多見。有鑒于此,本研究以典型紅樹林沉積物為樣本,在不同濃度As(0,10,30,60,90 mg.kg。)及沉積物微生物(1.甲

2、醛滅菌:c組:2.施mini培養(yǎng)基:p組;3.無處理:n組。)處理下,采用連續(xù)提取法提取并測定沉積物中As不同形態(tài)的含量。同時分別檢測微生物生物量,鐵還原菌、硫化細菌、硫酸鹽還原菌等功能菌的數(shù)量,土壤酶活性等指標。以期探討As在紅樹林沉積物中吸附形態(tài)的分布,并揭示沉積物中微生物對As形態(tài)分布的效應及可能機制;為紅樹林濕地As污染治理提供了理論依據(jù)和科學支撐。本文主要研究結果如下:
　　 紅樹林沉積物中As吸附形態(tài)的分布有其獨特的

3、特點:沉積物中殘渣態(tài)As(F5)所占的比重是最多的,含量在50.0％以上;次之是鐵錳氧化態(tài)As(F3)其含量從6.3％到46.9％,易受環(huán)境影響;再次是有機及硫化物結合態(tài)As(F4),其含量從4.0％到30.6％,易受微生物影響;而后則是碳酸鹽結合態(tài)As(F2),含量可達16.2％;含量最少的就是可交換態(tài)As(F1)和水溶態(tài)As(F0),F1含量最高的不到8.3％(p組,0 mg·kg-1處理下),而F0含量最少,含量僅為0.07％-1

4、.38％。
　　 隨著As處理濃度的增加,As的形態(tài)分布也有所改變:水溶態(tài)(F0)As百分含量隨著處理濃度的增加而增大,從0.07％直增到1.38％;可交換態(tài)(F1)百分含量則隨著處理濃度的增大而呈現(xiàn)下降趨勢,(c、n、p三組變化趨勢相似);而F2在c組中其百分含量是逐漸增大的,在n和p組則呈現(xiàn)出先升后降的趨勢,高濃度的As對碳酸鹽結合態(tài)(F2)的含量是有一定影響的;在c組中鐵錳氧化態(tài)(F3)百分含量是先升后降,到30 mg·k

5、g-1時達到最大值,在n組和p組其含量大大減少,甚至達到70％左右;F4含量在c組中含量較為穩(wěn)定,但在n組p組中其含量有顯著的增加,尤其是在60-90 mg·kg-1處理時,有機及硫化物結合態(tài)(F4)含量增加尤為顯著:殘渣態(tài)(F5)是最穩(wěn)定的其含量變化由As以上五種形態(tài)所調控。
　　 沉積物中微生物對As形態(tài)分布的影響:在本研究中,微生物顯著促進As的水溶態(tài)(F0),可交換態(tài)(F1),碳酸鹽結合態(tài)(F2),有機及硫化物結合態(tài)(F

6、4)等形態(tài)含量的增加(較于c組),而且在加有mini培養(yǎng)基的p組,As的可交換態(tài)(F1),碳酸鹽結合態(tài)(F2),有機及硫化物結合態(tài)(F4)含量在低濃度As處理時較n組也有顯著性的增大。微生物顯著的減少了沉積物中.As鐵錳氧化態(tài)(F3)的含量,在30 mg·kg-1處理時其含量甚至從46.9％至降到10.2％。Mini培養(yǎng)基在一定程度上能夠增加微生物生物量,促進微生物的生長;在0-30 mg·kg-1處理時p組微生物生物量顯著高于n組,而

7、60-90 mg·kg-1處理時雖然其顯著性不強但仍有小范圍的增大;且土壤酶的活性也反映了微生物在沉積物中活性的變化趨勢。微生物的碳代謝及沉積物pH值升高,這些條件促使沉積物中碳酸鹽含量升高,從而增大As碳酸鹽結合態(tài)(F2)形態(tài)含量。
　　 沉積物中硫化細菌、硫酸鹽還原菌、鐵還原菌等功能菌對于沉積物中As形態(tài)的變化有深遠的影響。鐵還原菌進行的金屬還原過程主導著沉積物中As的釋放;鐵還原菌數(shù)量沒有隨As脅迫增加而減少,而是一直維持

8、在一個很高的水平,保證其生理活性,從而減少了As鐵錳氧化態(tài)(F3)的含量。同理硫酸鹽還原菌的高數(shù)量、高活性使沉積物中硫化物不斷的生成,從而不斷增大有機及硫化物結合態(tài)(F4)的含量,而且硫化細菌隨著As脅迫濃度的增大而數(shù)量驟減,這樣極大的彰顯了沉積物中硫酸鹽還原作用的強度。沉積物中較高的鐵還原和硫酸鹽還原的共同作用(釋放金屬離子且減少了硫酸根離子),可能導致了本實驗中沉積樣pH值隨著As處理濃度的增加而增大,這促使了沉積物中As F1(可