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重金属与有机污染环境的生物修复为水和土壤的植物修复和微生物修复研究的热点领域。优先控制污染物和新关注污染物是生物修复研究的重中之重。药品和个人护理品(PPCPs)包括渔药是一类新关注的污染物。渔药在环境中残留比例大会降低水产品品质、影响水生生物的生长发育、水生生态系统的组成和结构、使细菌产生耐药性、危害人体健康等,因此有必要加强对渔药污染水体进行生物修复的研究。在植物修复方面,有必要研究植物对各个污染物的适应性以及复合污染对修复植物的影响。在此基础上进一步评价植物对多种重金属的综合耐性,对合理选择水体修复植物具有有实践意义。基于以上目的,开展了以下研究及得到对应结果。
(1)试验采用5种植物(蕹菜、水浮莲、水花生、凤眼莲和美人蕉)在模拟条件下修复水体中的3种渔药(呋喃唑酮,诺氟沙星,土霉素)污染,HPLC测定水体渔药剩余量。得出5种供试植物中,水浮莲对含有呋喃唑酮水体的净化能力最强,凤眼莲最差,其净化能力依次为:水浮莲>美人蕉>蕹菜>水花生>凤眼莲;水花生对含有土霉素水体的净化能力最强,蕹菜最差,其净化能力依次为:水花生>水浮莲>凤眼莲>美人蕉>蕹菜;凤眼莲对含有诺氟沙星水体的净化能力最强,蕹菜最差,其净化能力依次为:凤眼莲>水浮莲>水花生>美人蕉>蕹菜。
(2)试验研究了6种植物对孔雀石绿污染水体的修复作用。结果表明植物对孔雀石绿溶液中脱色效果排序为美人蕉>凤眼莲>水花生>蕹菜>水浮莲>香蒲。随着植物量的增多,植物的修复速度越快。孔雀石绿污染水体的植物修复速率与多酚氧化酶活性及羧甲基纤维素酶活性显著正相关。
(3)试验通过菌种分离纯化和降解以及培养基优化实验,研究分离微生物对孔雀石绿和呋喃唑酮的降解效果以及优化的降解条件。试验分离得到降解孔雀石绿微生物,16SrDNA与Pseudomonas aeruginosa AS2同源性为99.8%,经鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp),在0.01-4000mg/L浓度下对孔雀石绿有降解作用,降解速率与多酚氧化酶和纤维素酶活性正相关,分离得到的假单胞菌(Pseudomonas sp)与美人蕉对孔雀石绿降解有极显著的协同作用。分离得到呋喃唑酮降解微生物,18SrDNA与Trichoderma viride AF525230同源性为99.6%,经鉴定为木霉菌(Trichoderma sp),对50mg/L以下的呋喃唑酮有降解作用。培养条件对微生物降解孔雀石绿和呋喃唑酮的效果有很大影响,只有在适宜的环境条件下,微生物才能充分发挥其降解能力。本实验优选出的假单胞菌(Pseudomonas sp)菌株降解孔雀石绿的较佳条件为葡萄糖0.3%,氯化铵0.4%,pH7.0,温度28℃;木霉菌(Trichoderma sp)降解呋喃唑酮的优化条件为葡萄糖1.5%、硝酸钠0.7%、pH4.0和温度36℃。
(4)试验研究了6种常见适于水栽植物在水培条件下处理含苯胺、N、P废水的效果。结果表明在水体苯胺去除中植物的贡献为36.57%-63.77%,植物去除苯胺能力的顺序为蕹菜>凤眼莲>水浮莲>美人蕉>水花生>香蒲,差异达极显著水平,水花生对水体N去除能力强,美人蕉对P去除能力强。加入EM菌增加对水体N的去除能力。Zn和苯酚均降低植物对苯胺的去除能力,两者之间有拮抗作用。抗生素抑菌试验表明,水体中原有微生物在苯胺去除中起了显著作用。
(5)实验研究了重金属与蔗糖(模拟COD)交互作用对水培蕹菜生物量的影响。结果得到:Cd与苯酚对蕹菜生物量具有拮抗作用,蔗糖对蕹菜的产量下降具有极显著的影响,Cd与蔗糖的交互作用对蕹菜生物量表现为协同降低作用。
(6)试验采用蕹菜、油菜、美人蕉、凤眼莲、水花生、水浮莲6种适应人工湿地的植物,在水培情况下研究了它们对Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn6种重金属的适应性,以综合考虑了植物的适水性与对重金属耐性的生物量为指标,得出了植物对6种重会属模拟废水综合耐性由强到弱的排序为美人蕉→凤眼莲→油菜→水浮莲→蕹菜→水花生。不同植物对于其中一种重金属的单一耐性也有差异,美人蕉对Cr、Hg、Zn耐性较强,水浮莲对Pb、Cu、Cd耐性较强。植物对重金属的综合耐性和单一耐性的试验结果可为湿地处理含重金属废水提供参考。