三種溴化咪唑類(lèi)離子液體對(duì)土壤酶活性及微生物群落多樣性的影響.pdf

1、離子液體被認(rèn)為是化學(xué)性能優(yōu)良、環(huán)境友好的綠色溶劑，目前被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。然而，隨著其應(yīng)用的增多，人們逐漸意識(shí)到離子液體并不是絕對(duì)的“綠色”，其進(jìn)入到環(huán)境中也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。研究不同離子液體對(duì)于不同介質(zhì)的毒性，對(duì)于充實(shí)離子液體研究、完善離子液體結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系模型、指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)中用毒性小的離子液體替代毒性大的離子液體，減輕其環(huán)境危害具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。土壤是一種動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，某些特定因素的變化會(huì)影響其質(zhì)量。在

2、土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中，土壤酶和土壤微生物通常被作為指標(biāo)來(lái)指示土壤的動(dòng)態(tài)變化。土壤酶能夠催化多種反應(yīng)和有機(jī)質(zhì)代謝進(jìn)程，能夠穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)、減輕污染物毒性，并為微生物和植物生命代謝提供能量。本研究選擇了三種不同碳鏈長(zhǎng)度的典型溴化咪唑類(lèi)離子液體[C4mim]Br、[C6mim]Br和[C10mim]Br，其中[C4mim]Br、[C6mim]Br染毒濃度為0、1、10、100mg/kg，[C10mim]Br染毒濃度為0、1

3、、10、50mg/kg，以棕壤為試驗(yàn)土壤，運(yùn)用稀釋涂布平板法、分光光度法、末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（T-RFLP）分析及實(shí)時(shí)熒光定量PCR(RT-PCR)技術(shù)，研究了離子液體染毒10、20、30和40天后，土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌等可培養(yǎng)微生物的數(shù)量，脲酶、磷酸酶、β-葡糖苷酶等土壤功能酶活性，微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性和土壤功能微生物氨氧化古菌（AOA）、氨氧化細(xì)菌（AOB）的群落數(shù)量變化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴三種離子液體對(duì)土

4、壤中細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量都產(chǎn)生了抑制作用，[C4mim]Br對(duì)土壤可培養(yǎng)微生物的抑制作用較??；三種微生物相比較，真菌在實(shí)驗(yàn)第10天時(shí)受到三種液體的毒性作用較為明顯，存在顯著的劑量-效應(yīng)抑制作用，且土壤中真菌數(shù)量在實(shí)驗(yàn)第40天時(shí)都恢復(fù)到了對(duì)照水平；[C10mim]Br對(duì)土壤可培養(yǎng)微生物的影響最大，且細(xì)菌、放線菌數(shù)量在實(shí)驗(yàn)第40天都沒(méi)有恢復(fù)到對(duì)照水平。⑵[C4mim]Br在實(shí)驗(yàn)第10天對(duì)土壤脲酶活性產(chǎn)生了顯著的激活作用，隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)行脲酶活性

5、逐漸恢復(fù)至對(duì)照水平，甚至受到抑制作用。[C6mim]Br和[C10mim]Br都對(duì)脲酶活性產(chǎn)生了抑制，且呈顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系。三種離子液體對(duì)土壤酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶都產(chǎn)生了激活作用，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和濃度的增大，[C10mim]Br對(duì)土壤酸性磷酸酶和β-葡糖苷酶的激活作用逐漸減弱，處理后40天，[C10mim]Br處理的土壤中β-葡糖苷酶受到抑制，且與對(duì)照相比產(chǎn)生了顯著差異。⑶應(yīng)用T-RFLP技術(shù)，分析了離子液體[C4mim]Br、

6、[C6mim]Br和[C10mim]Br處理后土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)譜圖，選取譜圖中面積變化最大片段長(zhǎng)度依次為91/92、138、141、148、292和400 bp，其對(duì)應(yīng)的均屬為Bacteroides（擬桿菌）、Bacillus（芽孢桿菌）、Nocardioides（類(lèi)諾卡氏菌）、Eubacterium（真細(xì)菌）、Mycobacterium（分枝桿菌）和Rhizobium（根瘤菌）。[C4mim]Br、[C6mim]Br和[C10mi

7、m]Br的暴露使土壤中Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)降低，且影響程度隨碳鏈長(zhǎng)度的增加而顯著。⑷在本試驗(yàn)所設(shè)周期和濃度范圍內(nèi)，三種離子液體處理組的AOB-amoA基因拷貝數(shù)均顯著降低，在實(shí)驗(yàn)第40天都沒(méi)有恢復(fù)至對(duì)照水平；在本試驗(yàn)所設(shè)測(cè)試時(shí)間和濃度內(nèi)，除[C4mim]Br土壤1mg/kg處理組外，其余各濃度處理組AOA-amoA基因拷貝數(shù)與對(duì)照相比均產(chǎn)生了顯著差異。離子液體對(duì)土壤氨氧化微生物的基因表達(dá)產(chǎn)生了不可恢復(fù)的抑制作用。⑸根據(jù)