85 / 2023-10-16 16:50:07

含能化合物污染土壤的植物-微生物修复技术研究

TNT；RDX；HMX；含能化合物污染；生物修复

本研究针对含能化合物污染土壤修复的需求，利用微生物原位修复快速和耐受浓度较高、植物修复成本低、二次污染少、美化环境等优势，紧紧围绕炸药2,4,6-三硝基甲苯（TNT）、环三亚甲基三硝胺（RDX）和环四亚甲基四硝胺（HMX）等含能化合物污染土壤生物修复的关键技术问题，开展了微生物和植物筛选、菌种复配、植物-微生物联合修复体系构建及调控关键技术研发，探索了土壤含能化合物污染微生物、植物及植物-微生物联合修复机理。研究结果如下：炸药污染降低了土壤微生物群落结构的多样性和丰富性。其中，Sphingomonadaceae、Actinobacteria和Gammaproteobacteria微生物类群相对丰度显著增加，具有降解炸药的微生物种群开始占据土壤生态位。土壤差异代谢物主要为Lipids and lipid-like molecules和Organic acids and derivatives。筛选出炸药高效降解菌株Klebsiella variicola、Klebsiella sp.以及Bacillus aryabhatta。筛选出适合TNT、RDX以及HMX污染土壤修复的候选植物，包括：香根草（Vetiveria zizanioides (L.) Nash）、紫羊茅（Festuca rubra L.）、红三叶（Trifolium pratense L.）、黑麦草（Lolium perenne L.）、紫花苜蓿（Medicago）。毒理机制显示TNT、RDX以及HMX暴露导致植物光合特性和抗氧化酶系统失衡，同时改变了植物基础代谢水平。香根草、紫羊茅、红三叶、黑麦草以及紫花苜蓿辅以微生物菌剂对土壤中初始浓度为100 mg×kg^-1的炸药 60天降解率超过80%。上述结果表明，炸药污染土壤植物-微生物共生修复效果显示出具有较高的技术应用潜力和前景。