厌氧培养

作为土壤氮素循环重要环节的反硝化已经被证实能与多环芳烃（PAHs）的代谢相偶联。因此，研究土壤反硝化过程对PAHs响应及反其与PAHs代谢相偶联的机制具有重要意义。本项目以具有50多年油气开发史的油田区土壤为研究对象，研究土壤微生物对PAHs污染的响应机制。通过添加电子受体的厌氧培养、富集培养及添加硝化抑制剂（DMPP）的室内培养实验，进一步探讨典型PAHs的降解与土壤反硝化微生物活性及丰度之间的关系，探究土壤PAHs反硝化降解的微生物机制。结果表明，该土壤中，仅细菌多样性与PAHs污染呈显著负相关，PAHs能显著影响土壤细菌及真菌群落组成，而古菌对PAHs污染不敏感。该区域土壤中含有bssA（benzylsuccinate synthase gene）基因的主要类群与Geobacter、Thauera和Azoarcus具有较近的亲缘关系，可通过硝酸盐、硫酸盐及铁还原代谢过程降解土壤PAHs。土壤nirK及nirS基因的丰度均与土壤PAHs含量呈显著负相关（nirK: R2 = 0.54, P < 0.05; nirS: R2 = 0.58, P < 0.05），但nirS型假单胞菌的丰度与土壤PAHs含量呈正相关，表明该菌属可能在土壤PAHs的反硝化代谢中起到重要作用。添加硝酸根能增强土壤的反硝化活性，但对土壤芘和蒽的厌氧降解均无显著的促进作用，同时添加硝酸根和硫酸根能够显著促进土壤芘的厌氧降解。芘对土壤细菌群落结构无显著影响，而蒽能明显改变土壤细菌的群落组成。获取到能够在反硝化条件下有效降解萘和菲的富集菌群，它们对萘和菲的降解率均接近50%。两种富集物中的优势菌属均含有Pseudomonas，再次表明该菌在土壤PAHs的反硝化代谢中具备重要的潜在作用。对富集培养液中萘降解过程中各物质量变化的研究表明，反硝化过程中NO3-还原和随后的NO2-还原过程均能与萘的降解相偶联。在菲污染土壤中，DMPP可以通过抑制AOB（ammonia-oxidizing bacteria）的生长来减弱土壤氨氧化活性，DMPP可显著抑制不添加尿素处理中菲的降解，且能抑制土壤中反硝化相关功能基因的丰度，间接证实反硝化过程可能在土壤菲降解中的作用。本项目的研究结果将有助于全面认识反硝化过程对土壤PAHs污染的响应机制，并为PAHs污染的土壤修复提供一定的理论依据。

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