電子電器廢棄物拆解污染農(nóng)田土壤微生物生態(tài)研究.pdf

1、電子電器產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加導(dǎo)致了大量電子電器廢棄物的產(chǎn)生,同時(shí)也催生了電子電器廢棄物拆解回收利用行業(yè),而不規(guī)范的電子電器廢棄物拆解作業(yè)對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。重金屬及多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)等持久性有機(jī)污染物的污染是其中比較突出的問題,這些污染物的存在對環(huán)境安全和民眾的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。對污染物與土壤微生物群落之間相互作用關(guān)系的深入了解,有助于了解這些污染物的潛在風(fēng)險(xiǎn)和它們在土壤中

2、的遷移轉(zhuǎn)化,同時(shí)也能為受污染土壤的生物修復(fù)提供有價(jià)值的信息。本項(xiàng)目從兩個(gè)曾經(jīng)發(fā)生過PCBs泄漏事件的典型電子電器廢棄物拆解點(diǎn)(旱地區(qū)域D和水稻田區(qū)域P)周圍被污染的農(nóng)田采集土壤樣品,分析其中重金屬、PCBs和有機(jī)氯等污染物的含量及分布,并綜合運(yùn)用傳統(tǒng)的微生物生態(tài)學(xué)研究方法和PCR-DGGE、分子克隆等技術(shù),研究因拆解造成的污染及其對農(nóng)田土壤微生物生態(tài)的影響,主要研究結(jié)論如下： (1)D區(qū)域和P區(qū)域都受到了一定程度的重金屬污染。D

3、區(qū)域Cd含量超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)一倍,Cu、Pb、Zn濃度超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。距拆解中心點(diǎn)最近的D1點(diǎn)受到了非常嚴(yán)重的Pb、Zn污染,分別超過國家三級標(biāo)準(zhǔn)2倍和5倍。而P區(qū)域Cd含量同樣超過國家三級標(biāo)準(zhǔn)1倍,Cu含量超過國家二級標(biāo)準(zhǔn),另外還存在輕微的Zn、Pb污染。 (2)D拆解點(diǎn)附近土壤PCBs污染物的平均濃度達(dá)1.31 mg·kg-1,最高濃度達(dá)1.67 mg·kg-1。超過了加拿大環(huán)境委員會(huì)規(guī)定的具有潛在

4、威脅濃度的6倍,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)非常高。隨著距拆解中心點(diǎn)距離的增加,土壤中PCBs濃度呈下降趨勢。P采樣區(qū)域PCBs的平均濃度為9.70μg·kg-1,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。D旱地采樣區(qū)域內(nèi)PCBs主要以三、四、五、六氯代PCBs為主,P水稻田采樣區(qū)域則以四、五、六氯代PCBs為主。推測D區(qū)域可能曾經(jīng)拆解過國產(chǎn)的含低氯PCBs和進(jìn)口的含高氯PCBs的電容器,而P區(qū)域則主要以拆解進(jìn)口電容器為主。兩個(gè)采樣區(qū)域均有有機(jī)氯農(nóng)藥殘留,但是其濃度較低,D區(qū)域六六六

5、和滴滴涕的平均濃度分別為22.4。μg·kg-1和0.5μg·kg-1,P區(qū)域中六六六和滴滴涕的平均濃度分別為16.3μg·kg-1和6.6μg·kg-1,殘留在土壤中的有機(jī)氯農(nóng)藥已經(jīng)發(fā)生了顯著的轉(zhuǎn)化。 (3)對污染物含量的相關(guān)性分析表明,D區(qū)域旱地土壤中PCBs和Cu、Cd含量之間,Zn和Pb含量之間具有顯著的相關(guān)性。PCBs和Cu、Cd很可能具有相同的來源,Zn和Pb污染物可能來自于另一類拆解物。而在P區(qū)水稻田中,主要的重金

6、屬污染物Cd與Pb有顯著的相關(guān)性,Cu與Zn具有顯著的相關(guān)性,Pb和Cd可能具有相同的來源,Cu和Zn可能來自于另一類拆解物。 (4)土壤呼吸和酶活性分析表明,在旱地采樣區(qū)域,隨著向拆解中心點(diǎn)的靠近,土壤微生物活性有所增強(qiáng),可能原因是PCBs對土壤微生物代謝具有一定的刺激作用。旱地脲酶活性與Cu、Cd的含量具有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,其活性的下降有可能是Cu、Cd重金屬的影響導(dǎo)致的。脲酶對重金屬污染物較為敏感,可能比較適于評價(jià)土壤重

7、金屬污染的影響。而在水稻田采樣區(qū)域,土壤呼吸強(qiáng)度和三種酶的活性呈波動(dòng)狀態(tài),與主要的污染物Cd、Cu、OCPs和PCBs之間沒有顯著的相關(guān)性,這可能是因?yàn)楦魑廴疚餄舛容^低,對土壤微生物活性的影響不顯著。 (5)平板分離計(jì)數(shù)表明,隨著向拆解中心點(diǎn)的靠近,旱地土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量有逐漸增加的趨勢,DGGE圖譜Shannon指數(shù)分析顯示,土壤中總細(xì)菌多樣性呈上升趨勢,而放線菌多樣性則呈下降的趨勢；DGGE圖譜主成份分析顯示,隨著向拆

8、解中心點(diǎn)的靠近,土壤細(xì)菌和放線菌群落結(jié)構(gòu)特征與對照點(diǎn)的差異越大,這可能是由PCBs和Cu等污染物的梯度分布引起的。水稻田區(qū)域內(nèi)各采樣點(diǎn)細(xì)菌和放線菌數(shù)量較均一,真菌數(shù)量波動(dòng)較大,細(xì)菌和放線菌Shannon指數(shù)較一致,群落結(jié)構(gòu)有一定差異,但無明顯變化趨勢。 (6)對旱地區(qū)域土壤DGGE圖譜中特異性條帶進(jìn)行了克隆和測序鑒定,并對其進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析。對克隆所得序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),大部分克隆都屬于變形菌門(Proteobacteria)和