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异羟肟酸型铁载体对土壤中重金属和多环芳烃的淋洗效果与作用机制

易盛炜

异羟肟酸型铁载体对土壤中重金属和多环芳烃的淋洗效果与作用机制

易盛炜1
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  • 1. 湘潭大学
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摘要

土壤淋洗技术因简单经济而被广泛应用,但目前商用淋洗剂配比复杂,对重金属(HMs)和多环芳烃(PAHs)复合污染物难以同步去除且存在潜在的生态风险,新型高效绿色生物淋洗剂的开发是推动淋洗技术持续健康发展的关键。为此,本文选用荧光假单胞菌HMP01产生的异羟肟酸型铁载体(HDS),阐明了HDS与阳离子型HMs和PAHs间的分子作用机制,探讨了HDS对实际复合污染土壤中阳离子型HMs和PAHs的淋洗效果以及淋洗后土壤的生态风险,得到以下研究结果: (1)筛得了一株产HDS的荧光假单胞菌HMP01(PseudomonasfluorescensHMP01),该菌株保存于中国典型培养物保藏中心(保藏编号:CCTCCM20191131),其16SrRNA基因序列已存入GenBank(登录号:MN689650.1)。 (2)探明了HDS的分子结构及其与HMs或PAHs间的分子作用机制。HDS包含异羟肟酸和二羟基喹啉发色团等重要化学结构。HDS的羰基和羟基等含氧官能团能与阳离子型HMs产生螯合作用,而苯环和长碳链等非极性官能团形成的疏水性空腔能对PAHs产生增溶作用。 (3)揭示了HDS与阳离子型HMs和PAHs的交互作用受阳离子-π作用和螯合作用的主导。HDS螯合阳离子型HMs后,其空间构型发生收缩,疏水性增强进而提高了对PAHs的增溶能力;HDS增溶PAHs后,以苯环为中心的阳离子-π作用增强了对阳离子型HMs的螯合能力。 (4)发现了HDS能协同淋洗去除实际复合污染土壤中的阳离子型HMs和PAHs且不会影响土壤生态功能和养分结构。HDS对Cd2+、Pb2+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+和Phe的一次淋洗洗脱量分别达到27.5、110.4、6.9、477.7、10606.9、137.4和90.2mg/kgHDS。HDS淋洗后土壤的过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、磷脂脂肪酸、速效氮磷钾和可交换性钙镁含量在生态风险可接受的范围内波动,α多样性指数和PCoA分析同样证明HDS淋洗后土壤的生物多样性和群落结构未发生明显改变,厚壁菌门和芽孢杆菌属的丰度有所增加。

关键词

土壤污染/异羟肟酸型铁载体/重金属/多环芳烃/淋洗效果

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授予学位

硕士

学科专业

环境工程

导师

李峰

学位年度

2022

学位授予单位

湘潭大学

语种

中文

中图分类号

X5
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