生物炭对典型全氟化合物土壤微生物毒性的缓解效应
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更新:2021-09-29 15:21:48
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张贴报告
摘要
多氟/全氟化合物(poly- and perfluoroalkyl substances,PFASs)是一类分子中与C原子相连的H原子全部或部分被F原子所取代的人工合成的有机化合物,其中最典型的是全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonates, PFOS)和全氟辛酸 (Perfluorooctanoic acid, PFOA)。由于其难降解性,远距离迁移性以及生态毒性,PFOA在2019年被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》禁止使用。PFOA的大量使用造成了土壤污染,研究修复被PFOA污染的土壤具有重要的现实意义。生物炭(Biochar)又称生物质炭,是一种稳定的含有丰富碳元素的物质,是生物质在某种条件下热解炭化所得到的不完全燃烧产物。生物炭由于其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积,对有机污染物有着超强的吸附能力,在修复土壤有机污染方面被大量应用。
目前对生物炭的有机污染修复研究很多,但是生物炭对PFOA污染土壤微生物的生态毒性的缓解效应尚不明确。因此,本研究采用室内模拟培养,设置C0_F0(无生物炭+无PFOA),C0_F1(无生物炭+1 mg·kg-1 PFOA),C1_F1(1%生物炭+1 mg·kg-1 PFOA),C3_F1(3%生物炭+1mg·kg-1 PFOA)四个处理组,培养周期为56 d,在0,7,14,28,56 d测定土壤脲酶、蔗糖酶、土壤呼吸,在0,28,56 d测定土壤细菌群落结构和功能变化,研究添加生物炭对PFOA污染土壤微生物的影响,结果表明,1 mg·kg-1 PFOA会在7-56 d内抑制土壤呼吸、脲酶和蔗糖酶活性,添加3%生物炭对PFOA污染土壤呼吸、脲酶和蔗糖酶活性的抑制有较好的缓解作用。1 mg·kg-1 PFOA降低了土壤细菌群落多样性,加入3%生物炭在56 d时恢复了多样性。PFOA污染土壤与对照组土壤细菌群落组成有明显不同,PFOA会增加了放线菌门、节杆菌属和芽球菌属的相对含量,降低了拟杆菌门和疣微菌门等的相对含量,加入生物炭后缓解了PFOA对土壤细菌群落的毒性。PFOA影响了土壤细菌群落的新陈代谢和遗传信息处理功能,具体为增强了脂质代谢、外源物的降解和代谢,减弱了翻译、折叠、分类和降解等功能,加入3%生物炭后土壤细菌群落的功能与原始土壤无显著性差异。
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