氨氮污染源区包气带剖面微生物生态分布特征的研究
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摘 要 ：包气 带土壤 中氨 氮污 染迁移规律 已成 为近 年 来 国 内外 学者研 究的 重 点 ， 目前 在氨 氮 污染 迁移 规律 研
究 中采 用柱 实验 模拟 以及软 件模 拟 的方 法较 多， 土壤 生物技 术则 广泛应 用 于污染物 降解领 域 ， 而在 污染物 迁 移规律研 究 中应 用较 少 。本 文采 用 变性 梯度凝 胶 电泳 （ Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ ） 技术、 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ序 列分析 技 术 以及 典 范对 应 分析 相 结合 ， 对华北 平原 ３个典 型氨 氮 污染 区土壤表 层 至 包气带剖 面微 环境 的细 菌垂 直 分 布特征 及 群 落结 构进 行研 究 。结合 污 染区土壤 理化性 质 分析 ， 认 为 包气带 土壤 剖 面的细 菌群 落 中存 在 着与氮循 环 、 硫 酸 盐代 谢 等过程 偶联 的优 势细 菌类群 ， 说 明土壤微 环境 中细 菌群 落分 布 明显 受氨 态氮 、 硝 态氮 、 亚硝 态氮 和硫 酸 盐 的 分布 影响 ， 进 一 步表 明污染 土壤优 势 茵群 的群 落 结构信 息是 描述 包 气带土壤 环 境氨 氮 污染物 迁 移规 律 的 重要 参数 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转化 为氮 气 ， 并 能 以 多种 有 机 污染 物 ［ 包 括 壬 基 酚 聚 氧 乙烯 醚 （ Ｎ Ｐ Ｅ Ｏ ｓ ） 、 邻 苯 二 酚及 苯 酚 等 ］ 为 唯 一
种 分离 ， 更 可鉴定 出无法 利用 传统方 法分 离 的菌种 ，
它 的分 辨精 度相 比琼脂 糖凝 胶 电泳 和 聚丙 烯酰 胺凝 胶 电泳 更加 精确 ， 可 以 检测 到 一 个 核苷 酸 水 平 的差 异 。Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ胶体 图谱 中 出现 的 可 见 条带 ， 分 别 代
理 中得 到有效 利用 。
统 中的运移 ， 以及 氨 氮 污 染 降解 菌 的 分 布 Ｊ 。近 年 来， 现 有 的物 理化 学 技 术对 处 理 大 面 积 的土 体 和 地
下 水 污染 已不具 优 势 ， 污 染 土壤 生 态 环境 的研 究 重 点 已开 始 转 向分 子 生 物 修 复领 域 。采 用 Ｐ Ｖ Ａ １ ７ ９ ９ 冷冻 改 良技 术 固定 的优 势 菌 群 ， 能够使浓度 为 ５ ６ ５ ｍ ｇ ／ Ｌ的苯 酚去 除率达 到 ９ ４ ％ 以上 。在 硝化 性 能 明 显 的 氮 污 染 土 壤 中 分 离 得 到 的 一 种 微 生 物
包气 带作 为全 球生 物地球 化学循 环 的重要 地质 介质 ， 对 地下 水 生 态 系 统 影 响 显 著 ， 其 理 化 因素 的空 间特异性 能够 使相 应土壤 环境 中微 生物群 落发 生 改变 ， 进而 影 响氨 氮 污染 物 在 包 气带 土 壤 生 态 系
Ｂ Ｙ Ｓ一１中分 离提 取 的耐 盐基 因片段 ， 为 耐盐遗 传机 制 的研究 提供 了高质 量 实 验材 料 ， 在 盐 污 染 土壤 治
关 键词 ：包 气带 ； 氨 氮 污染 ； 微 生物 群 落 ；变性梯度 凝胶 电泳 ； １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ
中图分 类号 ： Ｓ １ ５ １ ． ９ ３； Ｘ ８ ２ ０ ． ４ 文献标 识码 ： Ａ
的高盐 土 壤 分 离 出 的 中 度 嗜 盐 菌 Ｈ ａ ｌ ｏ ｍ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｐ ．
表土壤 样 品 中 优 势 细 菌 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ 的 目的片 段 ， 条
碳源 生 长 ， 是新 型 高效 生 物 脱 氮联 合 去 除 有机 污 染
物技 术 的 重 要 突 破 。 土壤 环 境 中分 离 出具 有 特 殊 作 用 的 微 生 物 ，一 株 鉴 定 为 Ｏ ｃ ｈ ｒ ｏ ｂ ａ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ
气， 仅为硝 酸盐 的转 移 ， 还会 产生 二次 污染 问题 。近 年来 ， 生物 脱氮技 术 尤 其 是分 子 生 物 技 术在 土壤 氨 氮 污染去 除 中逐 渐 得 到 关 注 。变 性 梯 度 凝 胶 电泳 （ 简称 Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ ） 技术 能够直 接利 用 Ｄ Ｎ Ａ及 Ｄ Ｎ Ａ对微 生 物遗传 特性 进行 表 征 ， 不但 避 免 了耗 时 的 传统 菌
ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍ ｅ ｄ ｉ ｕ ｍ Ｄ Ｎ ２的烟碱 降解 细 菌经 证 实 ， 能 够 去 除
或 减 少烟 草 废 弃 物 中 烟碱 。在 苯 乙酸 废 水 污 染
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ３— ０ ７ ；接 受 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ７—２ ４
Ｂ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｓ ｐ ．Ｌ Ｙ能 够 在 有 机 物 去 除 的 同 时 ， 将 氨 氮
反 渗透 等物理 方法 以及化学 还原脱 氮法 是去 除 包气 带土壤 氨 氮污 染 的传 统方 法 。但 是 ， 这 些 方 法 并非 完全将 硝酸 盐 降解 为无 毒 的气态 氮化合 物 和氮
２ ０ １ ３年 ４月
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ３
岩
矿
测
试
Ｖｏ １ ． ３２．Ｎ０ ． ２ ２９ ６ ～３ ０５
Ｒ０ＣＫ ＡＮＤ ＭＩ ＮＥＲＡＬ ＡＮＡＬＹＳ Ｉ Ｓ
文 章编号 ： ０ ２ ５ ４—５ ３ ５ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ２ ９ ６—１ ０
氨 氮 污 染 源 区包 气 带 剖 面 微 生 物 生 态分 布 特 征 的 研 究
程雅楠 一 ，关翔 宇 ，曲文龙 ，陈鸿汉ｈ ，刘 菲 ， 谢 宇轩 ，朱玲玲
（ １ ． 水资源与环境工程北京市重点实验室 ， 中国地质大学（ 北京） ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 中交铁道 勘察设 计 院有 限公 司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ８ ； ３ ． 沈 阳水务集 团 ， 辽 宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ０ ３ ）
究 中采 用柱 实验 模拟 以及软 件模 拟 的方 法较 多， 土壤 生物技 术则 广泛应 用 于污染物 降解领 域 ， 而在 污染物 迁 移规律研 究 中应 用较 少 。本 文采 用 变性 梯度凝 胶 电泳 （ Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ ） 技术、 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ序 列分析 技 术 以及 典 范对 应 分析 相 结合 ， 对华北 平原 ３个典 型氨 氮 污染 区土壤表 层 至 包气带剖 面微 环境 的细 菌垂 直 分 布特征 及 群 落结 构进 行研 究 。结合 污 染区土壤 理化性 质 分析 ， 认 为 包气带 土壤 剖 面的细 菌群 落 中存 在 着与氮循 环 、 硫 酸 盐代 谢 等过程 偶联 的优 势细 菌类群 ， 说 明土壤微 环境 中细 菌群 落分 布 明显 受氨 态氮 、 硝 态氮 、 亚硝 态氮 和硫 酸 盐 的 分布 影响 ， 进 一 步表 明污染 土壤优 势 茵群 的群 落 结构信 息是 描述 包 气带土壤 环 境氨 氮 污染物 迁 移规 律 的 重要 参数 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
转化 为氮 气 ， 并 能 以 多种 有 机 污染 物 ［ 包 括 壬 基 酚 聚 氧 乙烯 醚 （ Ｎ Ｐ Ｅ Ｏ ｓ ） 、 邻 苯 二 酚及 苯 酚 等 ］ 为 唯 一
种 分离 ， 更 可鉴定 出无法 利用 传统方 法分 离 的菌种 ，
它 的分 辨精 度相 比琼脂 糖凝 胶 电泳 和 聚丙 烯酰 胺凝 胶 电泳 更加 精确 ， 可 以 检测 到 一 个 核苷 酸 水 平 的差 异 。Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ胶体 图谱 中 出现 的 可 见 条带 ， 分 别 代
理 中得 到有效 利用 。
统 中的运移 ， 以及 氨 氮 污 染 降解 菌 的 分 布 Ｊ 。近 年 来， 现 有 的物 理化 学 技 术对 处 理 大 面 积 的土 体 和 地
下 水 污染 已不具 优 势 ， 污 染 土壤 生 态 环境 的研 究 重 点 已开 始 转 向分 子 生 物 修 复领 域 。采 用 Ｐ Ｖ Ａ １ ７ ９ ９ 冷冻 改 良技 术 固定 的优 势 菌 群 ， 能够使浓度 为 ５ ６ ５ ｍ ｇ ／ Ｌ的苯 酚去 除率达 到 ９ ４ ％ 以上 。在 硝化 性 能 明 显 的 氮 污 染 土 壤 中 分 离 得 到 的 一 种 微 生 物
包气 带作 为全 球生 物地球 化学循 环 的重要 地质 介质 ， 对 地下 水 生 态 系 统 影 响 显 著 ， 其 理 化 因素 的空 间特异性 能够 使相 应土壤 环境 中微 生物群 落发 生 改变 ， 进而 影 响氨 氮 污染 物 在 包 气带 土 壤 生 态 系
Ｂ Ｙ Ｓ一１中分 离提 取 的耐 盐基 因片段 ， 为 耐盐遗 传机 制 的研究 提供 了高质 量 实 验材 料 ， 在 盐 污 染 土壤 治
关 键词 ：包 气带 ； 氨 氮 污染 ； 微 生物 群 落 ；变性梯度 凝胶 电泳 ； １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ
中图分 类号 ： Ｓ １ ５ １ ． ９ ３； Ｘ ８ ２ ０ ． ４ 文献标 识码 ： Ａ
的高盐 土 壤 分 离 出 的 中 度 嗜 盐 菌 Ｈ ａ ｌ ｏ ｍ ｏ ｎ ａ ｓ ｓ ｐ ．
表土壤 样 品 中 优 势 细 菌 １ ６ Ｓ ｒ Ｒ Ｎ Ａ 的 目的片 段 ， 条
碳源 生 长 ， 是新 型 高效 生 物 脱 氮联 合 去 除 有机 污 染
物技 术 的 重 要 突 破 。 土壤 环 境 中分 离 出具 有 特 殊 作 用 的 微 生 物 ，一 株 鉴 定 为 Ｏ ｃ ｈ ｒ ｏ ｂ ａ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ
气， 仅为硝 酸盐 的转 移 ， 还会 产生 二次 污染 问题 。近 年来 ， 生物 脱氮技 术 尤 其 是分 子 生 物 技 术在 土壤 氨 氮 污染去 除 中逐 渐 得 到 关 注 。变 性 梯 度 凝 胶 电泳 （ 简称 Ｄ Ｇ Ｇ Ｅ ） 技术 能够直 接利 用 Ｄ Ｎ Ａ及 Ｄ Ｎ Ａ对微 生 物遗传 特性 进行 表 征 ， 不但 避 免 了耗 时 的 传统 菌
ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍ ｅ ｄ ｉ ｕ ｍ Ｄ Ｎ ２的烟碱 降解 细 菌经 证 实 ， 能 够 去 除
或 减 少烟 草 废 弃 物 中 烟碱 。在 苯 乙酸 废 水 污 染
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ３— ０ ７ ；接 受 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ７—２ ４
Ｂ ａ ｃ ｉ ｌ ｌ ｕ ｓ ｓ ｐ ．Ｌ Ｙ能 够 在 有 机 物 去 除 的 同 时 ， 将 氨 氮
反 渗透 等物理 方法 以及化学 还原脱 氮法 是去 除 包气 带土壤 氨 氮污 染 的传 统方 法 。但 是 ， 这 些 方 法 并非 完全将 硝酸 盐 降解 为无 毒 的气态 氮化合 物 和氮
２ ０ １ ３年 ４月
Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０１ ３
岩
矿
测
试
Ｖｏ １ ． ３２．Ｎ０ ． ２ ２９ ６ ～３ ０５
Ｒ０ＣＫ ＡＮＤ ＭＩ ＮＥＲＡＬ ＡＮＡＬＹＳ Ｉ Ｓ
文 章编号 ： ０ ２ ５ ４—５ ３ ５ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ２ ９ ６—１ ０
氨 氮 污 染 源 区包 气 带 剖 面 微 生 物 生 态分 布 特 征 的 研 究
程雅楠 一 ，关翔 宇 ，曲文龙 ，陈鸿汉ｈ ，刘 菲 ， 谢 宇轩 ，朱玲玲
（ １ ． 水资源与环境工程北京市重点实验室 ， 中国地质大学（ 北京） ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 中交铁道 勘察设 计 院有 限公 司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ８ ； ３ ． 沈 阳水务集 团 ， 辽 宁 沈 阳 １ １ ０ ０ ０ ３ ）