平菇對(duì)土壤中苊烯和苯并[a]蒽穩(wěn)定性的影響

劉鵬浩

文章編號(hào)：2095-6835（2016）07-0106-01

摘 要：多環(huán)芳烴（PAHs）是土壤中存在的一種比較常見(jiàn)的有機(jī)污染物，降解和消除污染環(huán)境體系中的PAHs是近年來(lái)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。真菌降解是多環(huán)芳烴污染修復(fù)的重要手段，因成本低、降解徹底、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)在環(huán)境污染物的修復(fù)方面發(fā)揮著重要作用。一系列研究表明，微生物降解在污染物的遷移轉(zhuǎn)化乃至最終的消失過(guò)程中占有重要地位，是降解土壤中多環(huán)芳烴的主要途徑。其中，高效的PAHs降解菌是決定生物降解效率和去除效果的關(guān)鍵。苊烯（Ace）和苯并[a]蒽（BaA）是可以在土壤中共存的兩種多環(huán)芳烴，而這兩者對(duì)其混合物的生物降解的影響尚未研究。在此背景下，將一定濃度的苊烯和苯并[a]蒽作為環(huán)境選擇壓力，選用平菇這種真菌加快馴化過(guò)程，考察了平菇對(duì)砂質(zhì)土壤中不同濃度的Ace和BaA的生物降解能力，并且對(duì)這兩種多環(huán)芳烴的降解是否受彼此的影響進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：平菇；多環(huán)芳烴；苊烯；苯并[a]蒽

中圖分類號(hào)：X825 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.106

多環(huán)芳烴是一類較為普遍的有機(jī)污染物，是在碳質(zhì)材料（包括原油、木材、煤炭、食品、機(jī)油、汽油、脂肪和煙草等）的不完全燃燒過(guò)程中形成的。多環(huán)芳烴具有親脂性和低揮發(fā)性，環(huán)境中的多環(huán)芳烴最終都沉積于土壤中。由于一些多環(huán)芳烴已被確定具有三致效應(yīng)，因此對(duì)土壤中存在的多環(huán)芳烴的研究受到了較多的關(guān)注。

采用物理化學(xué)法可以降低多環(huán)芳烴帶來(lái)的危害。然而，該方法費(fèi)用較高，并且在很多情況下，污染物會(huì)從一個(gè)相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)相。而選用真菌降解法對(duì)污染的土壤進(jìn)行生物修復(fù)更具經(jīng)濟(jì)性和高效性，且對(duì)環(huán)境友好。苊烯是一種三環(huán)多環(huán)芳烴，被用于制造染料、塑料和殺蟲劑，并且還是原油、煤焦油和煙草煙霧的組成成分之一。苊烯是通過(guò)石油精煉、煤焦油蒸餾和城市垃圾焚燒，或在自然火災(zāi)時(shí)被釋放到環(huán)境中的。苯并[a]蒽是土壤中常見(jiàn)的一種四環(huán)多環(huán)芳烴，一般在雜酚油廢物放置的場(chǎng)所、原木材處理廠和制氣廠產(chǎn)生并被釋放到環(huán)境中。

許多真菌，比如平菇，被用于降解液相介質(zhì)中的多環(huán)芳烴。許多關(guān)于多環(huán)芳烴降解的研究都集中在單個(gè)化合物上，而在大多數(shù)受污染的土壤中，多環(huán)芳烴多存在于復(fù)雜的混合物中。因此，本文研究的目的是用白腐真菌平菇來(lái)評(píng)估沙土中不同濃度的苊烯和苯并[a]蒽的生物降解能力，并研究苊烯和苯并[a]蒽的真菌降解是否受彼此的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料與步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料：麥芽汁瓊脂、高粱種子、平菇、丙酮溶液、碳酸氫鈉、苊烯和苯并[a]蒽標(biāo)準(zhǔn)液。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 微生物接種準(zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)的前7天，從研究所收集25 ℃黑暗條件下培育于麥芽汁瓊脂上處于健康狀態(tài)的平菇。選用本地高粱種子作為制備平菇接種物的底物，種子用去離子水洗滌并在15 min內(nèi)煮沸；排出水分后，加入NaHCO3與煮沸的種子充分混合，并將pH電極插入濕潤(rùn)種子中測(cè)量，調(diào)節(jié)其pH至8.0；接著將種子在121 ℃的高壓滅菌鍋內(nèi)滅菌30 min；選用2 kg高壓滅菌種子，將包含有平菇的直徑為2 cm的麥芽汁瓊脂接種在滅菌后的種子上，放置于無(wú)菌塑料袋中。在25 ℃黑暗條件下培養(yǎng)15 d后，真菌被徹底植入高粱種子中，接種有平菇菌絲的種子均質(zhì)化后可以留作備用。

1.2.2 土壤特性和制備

將沙質(zhì)土壤（pH值8.2，電導(dǎo)率93 μs/cm，有機(jī)質(zhì)1.4%，全氮0.4%，可提取磷15 mg/kg）在121 ℃下高壓滅菌 30 min，然后加入多環(huán)芳烴溶液。這些溶液的制備都是將丙酮作為溶劑（土壤體積的10%），將適量的多環(huán)芳烴溶于丙酮，以獲得所希望的濃度。土壤加標(biāo)后，置于通風(fēng)櫥30 min，將丙酮蒸發(fā)掉。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

將加有1 L多環(huán)芳烴的土壤放入長(zhǎng)17 cm、寬10 cm、高6 cm的實(shí)驗(yàn)盆中，每一個(gè)塑料箱放650 g風(fēng)干土，覆蓋一層接種量為80 g的接種有平菇的高粱種子和30 mL的無(wú)菌去離子水（相當(dāng)于土壤蓄水容量的20%）。另外，一些對(duì)照箱放入80 g未接種平菇的高粱種子。

實(shí)驗(yàn)采用2×6的隨機(jī)化方式設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)組設(shè)計(jì)主要考慮以下兩個(gè)因素：①接種，分為接種有平菇和未接種平菇2個(gè)組；②多環(huán)芳烴的組合物，可以分為添加Ace30 mg/kg、BaA30 mg/kg、Ace30 mg/kg+BaA30 mg/kg、Ace60 mg/kg、BaA60 mg/kg、Ace60 mg/kg+BaA60 mg/kg 6個(gè)組。每個(gè)處理組做三次實(shí)驗(yàn)，箱子置于25 ℃黑暗環(huán)境中。

1.2.4 多環(huán)芳烴的提取和分析

測(cè)定Ace和BaA的初始濃度和培養(yǎng)15 d后的濃度。從各個(gè)實(shí)驗(yàn)組取30 g土壤樣品進(jìn)行均質(zhì)化后與10 g子樣品用等量的Na2SO4混合，并按1∶1的比例加入丙酮/正己烷與樣品充分混合后，用自動(dòng)索氏提取器提取2 h，將總的提取物通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至3 mL。萃取出的殘?jiān)M(jìn)一步在高溫下濃縮至近干后溶解于5 mL的乙腈中，乙腈中的多環(huán)芳烴可以用配熒光檢測(cè)器FLD和二極管陣列檢測(cè)器（DAD）的高效液相色譜分析。苯并[a]蒽用270 nm和384 nm激發(fā)波長(zhǎng)檢測(cè)，苊烯使用DAD來(lái)檢測(cè)。

1.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對(duì)每個(gè)自變量[接種（I）和多環(huán)芳烴組合物（C）]和因變量（多環(huán)芳烴初始濃度和最終濃度）的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向方差分析，確定其正態(tài)性和方差齊性，并對(duì)生物降解效率進(jìn)行t檢驗(yàn)，以P<0.05的顯著性水平來(lái)判斷降解性能是否顯著。

2 結(jié)果與討論

在添加有30 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能夠降解57.7%的苊烯；在添加有60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能夠降解 65.8%的苯并[a]蒽。在添加有30 mg/kg和60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇對(duì)苯并[a]蒽的降解速率分別為86.7%和77.4%.培養(yǎng)15 d后，在添加有Ace和Ace+BaA混合物的兩組土壤中，Ace的濃度未出現(xiàn)明顯的變化；在添加有BaA和Ace+BaA混合物的兩組土壤中，BaA的濃度也沒(méi)有出現(xiàn)顯著性差異。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)測(cè)定結(jié)果可知，平菇能夠降解土壤中的苊烯和苯并[a]蒽。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，平菇對(duì)苯并[a]蒽的降解程度比苊烯更高。經(jīng)過(guò)15 d的培養(yǎng)，只加入苊烯和加入兩者混合物的2個(gè)實(shí)驗(yàn)組的多環(huán)芳烴的濃度沒(méi)有顯著性差異。同樣，只加入苯并[a]蒽和加入兩者混合物的2個(gè)實(shí)驗(yàn)組的多環(huán)芳烴的濃度也沒(méi)有出現(xiàn)明顯差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，真菌對(duì)苊烯和苯并[a]蒽的降解沒(méi)有因彼此的存在而受影響。由此可見(jiàn)，采用平菇對(duì)多環(huán)芳烴污染的土壤進(jìn)行生物修復(fù)是一種很有前途的方法。

〔編輯：劉曉芳〕