平菇對土壤中苊烯和苯并[a]蒽穩定性的影響

劉鵬浩

文章編號：2095-6835（2016）07-0106-01

摘 要：多環芳烴（PAHs）是土壤中存在的一種比較常見的有機污染物，降解和消除污染環境體系中的PAHs是近年來環境領域的研究熱點。真菌降解是多環芳烴污染修復的重要手段，因成本低、降解徹底、對環境友好等特點在環境污染物的修復方面發揮著重要作用。一系列研究表明，微生物降解在污染物的遷移轉化乃至最終的消失過程中占有重要地位，是降解土壤中多環芳烴的主要途徑。其中，高效的PAHs降解菌是決定生物降解效率和去除效果的關鍵。苊烯（Ace）和苯并[a]蒽（BaA）是可以在土壤中共存的兩種多環芳烴，而這兩者對其混合物的生物降解的影響尚未研究。在此背景下，將一定濃度的苊烯和苯并[a]蒽作為環境選擇壓力，選用平菇這種真菌加快馴化過程，考察了平菇對砂質土壤中不同濃度的Ace和BaA的生物降解能力，并且對這兩種多環芳烴的降解是否受彼此的影響進行了研究。

關鍵詞：平菇；多環芳烴；苊烯；苯并[a]蒽

中圖分類號：X825 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.106

多環芳烴是一類較為普遍的有機污染物，是在碳質材料（包括原油、木材、煤炭、食品、機油、汽油、脂肪和煙草等）的不完全燃燒過程中形成的。多環芳烴具有親脂性和低揮發性，環境中的多環芳烴最終都沉積于土壤中。由于一些多環芳烴已被確定具有三致效應，因此對土壤中存在的多環芳烴的研究受到了較多的關注。

采用物理化學法可以降低多環芳烴帶來的危害。然而，該方法費用較高，并且在很多情況下，污染物會從一個相轉移到另一個相。而選用真菌降解法對污染的土壤進行生物修復更具經濟性和高效性，且對環境友好。苊烯是一種三環多環芳烴，被用于制造染料、塑料和殺蟲劑，并且還是原油、煤焦油和煙草煙霧的組成成分之一。苊烯是通過石油精煉、煤焦油蒸餾和城市垃圾焚燒，或在自然火災時被釋放到環境中的。苯并[a]蒽是土壤中常見的一種四環多環芳烴，一般在雜酚油廢物放置的場所、原木材處理廠和制氣廠產生并被釋放到環境中。

許多真菌，比如平菇，被用于降解液相介質中的多環芳烴。許多關于多環芳烴降解的研究都集中在單個化合物上，而在大多數受污染的土壤中，多環芳烴多存在于復雜的混合物中。因此，本文研究的目的是用白腐真菌平菇來評估沙土中不同濃度的苊烯和苯并[a]蒽的生物降解能力，并研究苊烯和苯并[a]蒽的真菌降解是否受彼此的影響。

1 實驗材料與步驟

1.1 實驗材料

實驗材料：麥芽汁瓊脂、高粱種子、平菇、丙酮溶液、碳酸氫鈉、苊烯和苯并[a]蒽標準液。

1.2 實驗步驟

1.2.1 微生物接種準備

在實驗的前7天，從研究所收集25 ℃黑暗條件下培育于麥芽汁瓊脂上處于健康狀態的平菇。選用本地高粱種子作為制備平菇接種物的底物，種子用去離子水洗滌并在15 min內煮沸；排出水分后，加入NaHCO3與煮沸的種子充分混合，并將pH電極插入濕潤種子中測量，調節其pH至8.0；接著將種子在121 ℃的高壓滅菌鍋內滅菌30 min；選用2 kg高壓滅菌種子，將包含有平菇的直徑為2 cm的麥芽汁瓊脂接種在滅菌后的種子上，放置于無菌塑料袋中。在25 ℃黑暗條件下培養15 d后，真菌被徹底植入高粱種子中，接種有平菇菌絲的種子均質化后可以留作備用。

1.2.2 土壤特性和制備

將沙質土壤（pH值8.2，電導率93 μs/cm，有機質1.4%，全氮0.4%，可提取磷15 mg/kg）在121 ℃下高壓滅菌 30 min，然后加入多環芳烴溶液。這些溶液的制備都是將丙酮作為溶劑（土壤體積的10%），將適量的多環芳烴溶于丙酮，以獲得所希望的濃度。土壤加標后，置于通風櫥30 min，將丙酮蒸發掉。

1.2.3 實驗設計

將加有1 L多環芳烴的土壤放入長17 cm、寬10 cm、高6 cm的實驗盆中，每一個塑料箱放650 g風干土，覆蓋一層接種量為80 g的接種有平菇的高粱種子和30 mL的無菌去離子水（相當于土壤蓄水容量的20%）。另外，一些對照箱放入80 g未接種平菇的高粱種子。

實驗采用2×6的隨機化方式設計。實驗組設計主要考慮以下兩個因素：①接種，分為接種有平菇和未接種平菇2個組；②多環芳烴的組合物，可以分為添加Ace30 mg/kg、BaA30 mg/kg、Ace30 mg/kg+BaA30 mg/kg、Ace60 mg/kg、BaA60 mg/kg、Ace60 mg/kg+BaA60 mg/kg 6個組。每個處理組做三次實驗，箱子置于25 ℃黑暗環境中。

1.2.4 多環芳烴的提取和分析

測定Ace和BaA的初始濃度和培養15 d后的濃度。從各個實驗組取30 g土壤樣品進行均質化后與10 g子樣品用等量的Na2SO4混合，并按1∶1的比例加入丙酮/正己烷與樣品充分混合后，用自動索氏提取器提取2 h，將總的提取物通過旋轉蒸發濃縮至3 mL。萃取出的殘渣進一步在高溫下濃縮至近干后溶解于5 mL的乙腈中，乙腈中的多環芳烴可以用配熒光檢測器FLD和二極管陣列檢測器（DAD）的高效液相色譜分析。苯并[a]蒽用270 nm和384 nm激發波長檢測，苊烯使用DAD來檢測。

1.2.5 統計學分析

對每個自變量[接種（I）和多環芳烴組合物（C）]和因變量（多環芳烴初始濃度和最終濃度）的數據進行雙向方差分析，確定其正態性和方差齊性，并對生物降解效率進行t檢驗，以P<0.05的顯著性水平來判斷降解性能是否顯著。

2 結果與討論

在添加有30 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能夠降解57.7%的苊烯；在添加有60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能夠降解 65.8%的苯并[a]蒽。在添加有30 mg/kg和60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇對苯并[a]蒽的降解速率分別為86.7%和77.4%.培養15 d后，在添加有Ace和Ace+BaA混合物的兩組土壤中，Ace的濃度未出現明顯的變化；在添加有BaA和Ace+BaA混合物的兩組土壤中，BaA的濃度也沒有出現顯著性差異。

3 結束語

根據測定結果可知，平菇能夠降解土壤中的苊烯和苯并[a]蒽。在本文的實驗條件下，平菇對苯并[a]蒽的降解程度比苊烯更高。經過15 d的培養，只加入苊烯和加入兩者混合物的2個實驗組的多環芳烴的濃度沒有顯著性差異。同樣，只加入苯并[a]蒽和加入兩者混合物的2個實驗組的多環芳烴的濃度也沒有出現明顯差異。實驗結果表明，真菌對苊烯和苯并[a]蒽的降解沒有因彼此的存在而受影響。由此可見，采用平菇對多環芳烴污染的土壤進行生物修復是一種很有前途的方法。

〔編輯：劉曉芳〕