鈾尾礦周邊土壤污染與修復(fù)的微生物預(yù)警體系構(gòu)建基礎(chǔ)研究.pdf

1、本論文在國防基礎(chǔ)科研重點(diǎn)項(xiàng)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(biāo)（微生物量碳、微生物量氮、代謝商、微生物商、基礎(chǔ)呼吸、微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性、功能多樣性）以及相關(guān)數(shù)學(xué)分析相結(jié)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(nèi)在關(guān)系，為同類污染礦區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)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(jié)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(dāng)U含量為20～25μg/g時(shí)，土壤微生物量碳下降到最低水平。當(dāng)U含量在20～25μg/g和60～100μg/g時(shí)，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(dāng)Ra比活度達(dá)到3.5～4.0Bq/g時(shí)，土壤微

3、生物量碳下降到最低點(diǎn)。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(dāng)Ra比活度達(dá)到9.0～9.5Bq/g時(shí)，土壤微生物量氮達(dá)到最低水平。一年中7月份的土壤微生物量碳平均達(dá)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(chǔ)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(qiáng)度變化，結(jié)果表明:0～15cm礦區(qū)土壤層的基礎(chǔ)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(dāng)U含量為5～10μg/g時(shí)，土壤微生物基礎(chǔ)呼吸和代謝商的變化曲線呈上升趨勢并達(dá)到最大，隨著U濃度的不斷增加，以上兩項(xiàng)指標(biāo)的值又逐漸下降。當(dāng)Ra比活度為3.5～4Bq/g時(shí)，土壤微生物基礎(chǔ)呼吸速率以及代謝商都達(dá)到一個(gè)最高點(diǎn)，污染程度的加重使得以上兩種指標(biāo)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(shù)對鈾尾礦周邊進(jìn)行土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及功能多樣性分析。結(jié)果表明:放射性核素明顯降低了各類微生物的數(shù)量，細(xì)菌下降了0.07％～99.05％，真菌下降了0.08％～99.91％。但放線菌數(shù)量在所有污染水平中表現(xiàn)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(chǎn)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(shù)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(shí)，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(xiàn)率較大的碳源，也可能是導(dǎo)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(guān)性分析、逐步回歸-通徑分析、時(shí)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(shù)指標(biāo)之間的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明:U與基礎(chǔ)呼吸速率、代謝商以及真菌數(shù)量達(dá)到極顯

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