《土壤銻砷複合污染對微生物的生態效應及分子機制》是依託北京師範大學，由何孟常擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：土壤銻砷複合污染對微生物的生態效應及分子機制
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：何孟常
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
銻已經成為全球性（global）、新型（emerging）污染物。中國是世界主要銻生產國，其儲量和產量均為世界之最，環境中銻污染事故頻發。本項目以我國典型銻礦區為研究案例，針對突出的土壤銻及伴生性砷等複合污染問題，通過現場調查分析和室內模擬實驗，結合宏基因組學/高通量測試等現代科學技術手段和方法，重點研究銻及銻砷複合污染對土壤微生物量、群落結構特徵及功能基因的影響、對土壤微生物酶活性和生化過程影響及分子機制，建立銻及銻砷複合污染與土壤微生物量、酶活性、生物化學等參數之間的定性和定量關係，試圖推導銻及銻砷複合污染土壤微生物無可見效應濃度（NOEC）和最低可見效應濃度（LOEC），篩選敏感性指示微生物和指標。為銻及銻砷複合污染土壤風險評價、生態效應閾值和土壤基準的建立提供基礎數據，對土壤銻污染防治和修復具有指導意義。
結題摘要
本研究考察了典型銻礦區不同銻砷污染程度土壤中微生物群落結構屬性及其影響因子，並通過外源添加模擬實驗和高通量測序技術研究了銻對不同類型土壤中微生物（細菌、真菌、古菌）群落結構的影響及分子機制。 （1）錫礦山銻礦區土壤的基本呼吸速率與土壤中總銻濃度（TSb）、梯度擴散薄膜提取的銻濃度均呈顯著正相關，表明Sb能夠促進土壤的基本呼吸速率。不同土壤樣本中，微生物群落結構差異顯著，較低的土壤pH（＜5）能夠降低細菌、真菌及古菌群落多樣性。 （2）不同類型土壤中菌群多樣性受土壤質地及pH影響，細菌群落多樣性與土壤pH、TN含量呈正相關關係，而與粉粒含量呈負相關關係。高濃度的銻顯著降低細菌群落多樣性，改變其群落結構組成，顯著降低與N循環相關的亞硝化菌和硝化菌的相對豐度，提高Fe（II）氧化菌，以及與有機物降解相關的Sphingomonas和Variovorax的相對豐度。改變真菌群落結構在各個分類學水平上的組成，導致一些敏感菌群的相對豐度降低。對古菌群落結構差異性解釋度最高的為土壤質地（Silt、Sand含量），其次為TSb、pH、CEC。 （3）土壤微生物生物量碳、呼吸作用、螢光素二乙酸酯酶活性、脲酶活性與銻砷污染顯著負相關 (p＜0.05)，與土壤有機質含量正相關(p＜0.05)；潛在硝化速率和氨氧化細菌豐度與總Sb沒有顯著相關性，但與有效態Sb存在顯著的負相關 (p＜0.05)；土壤酸性磷酸酶活性、氨氧化細菌和氨氧化古菌的比值與土壤pH值存在顯著的負相關 (p＜0.05)。在礦區土壤環境條件下微生物指標受到重金屬及土壤理化性質等的綜合影響。 （4）在模擬培養條件下，Sb(III)和Sb(V)均影響了微生物生物量碳和呼吸作用，對不同類型酶活性的影響不同。抑制螢光素二乙酸酯酶、脲酶和酸性磷酸酶活性，但對脫氫酶和β-葡萄糖苷酶活性影響較小。降低土壤中細菌的多樣性，還影響細菌群落組成，抑制土壤中潛在的硝化速率，影響土壤中氨氧化細菌和氨氧化古菌的豐度，影響了氨氧化細菌在種和屬水平上的群落結構，對土壤中氨氧化古菌的群落結構的影響較小。
