土壤-水稻系统中三聚氰胺的迁移规律及其微生物降解研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a_hai1983
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土壤是环境中各类有机物污染物的重要集散地,自三聚氰胺食品污染事件发生后,三聚氰胺在土壤中的环境行为引起了国内外的广泛关注。论文针对三聚氰胺在土壤-水稻系统中迁移规律及其生物降解研究缺乏的现状,在研究建立三聚氰胺 LC-MS/MS检测方法的基础上,采用N15同位素稀释法,以水稻土和黑土为对象,研究了三聚氰胺在土壤-水稻系统中的迁移风险。同时采用富集培养和微生物固定方法,开展土壤中三聚氰胺降解菌的筛选、培养及其生物炭固定化研究,为控制土壤中三聚氰胺的危害风险和促进三聚氰胺在土壤环境中的降解提供新的方法和途径。主要研究结果如下:  1.研究建立了三聚氰胺LC-MS/MS的最优化检测条件。其中,色谱条件采用10 mmol乙酸铵/乙腈(10/90,v/v)为流动相,WCX柱为色谱柱;质谱条件采用ESI(+)为离子源,毛细管电压4 kV、温度270℃,鞘气压力40 Arb,辅助压力10Arb。该条件下三聚氰胺及15N3-三聚氰胺的含量与LC-MS/MS的检测信号呈显著的线性关系,且其线性回归方程分别为:Y=72478.5X+107825(R=0.9995)和Y=99873.7X-10435.1(R=0.9991),方法检出限为0.3 ng/L。  2.与机械震荡提取相比,超声萃取方法操作更为简单、迅速,对三聚氰胺提取重复性好,灵敏度高,适用于水稻籽粒中三聚氰胺的检测。在以1%三氯乙酸为萃取试剂条件下,在0.5~10 mg/kg三聚氰胺加标范围内,机械振荡萃取和超声萃取对水稻籽粒中三聚氰胺的回收率分别为77.2%~89.7%和86.8%~92.8%,其变异系数分别为2.61%~5.38%和1.13%~1.71%。  3.黑土和水稻土两种不同类型土壤中三聚氰胺降解均呈现初期快后期降解慢的特征,降解动态均符合 Logistic方程Y=A2+(A1-A2)/[1+(t/t0)p],并随着土壤中三聚氰胺浓度的增加,水稻籽粒对土壤中三聚氰胺的吸收显著增加。其中,水稻籽粒对水稻土中三聚氰胺的吸收高于黑土,对高浓度三聚氰胺的吸收差异尤其显著。  4.土壤中低浓度三聚氰胺可以促进水稻生长,而高浓度则抑制生长。表现为当土壤中含有50~100 mg/kg三聚氰胺时,水稻生物量增加显著,400 mg/kg时生物量显著降低,而当土壤中三聚氰胺浓度达到800 mg/kg时,水稻生长则完全抑制。  5.采用富集培养方法从土壤中分离筛选出的一株能以三聚氰胺为唯一碳源的降解菌株MB4,经过形态学特征观察、生理生化特征检测和16S rRNA碱基序列分析,鉴定菌株 MB4为洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)。菌株MB4在10 d内对溶液中三聚氰胺的降解率可达到81.67%。Monod方程动力学分析表明,在三聚氰胺浓度为10~50 mg/L时,降解菌MB4米氏方程常数Km=2.545 mg/L,最大降解速率为1.24 mg/(L·h).  6.经过35 d实际土壤培养后,生物炭固定化降解菌MB4对黑土中含有50~400 mg/kg三聚氰胺的降解效率可达52.83%~70.33%。其降解动态符合Logistic方程Y=A-A/[1+(t/t0)∧n],且拟合系数均在0.95以上。
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