平菇对土壤中苊烯和苯并[a]蒽稳定性的影响

刘鹏浩

文章编号：2095-6835（2016）07-0106-01

摘 要：多环芳烃（PAHs）是土壤中存在的一种比较常见的有机污染物，降解和消除污染环境体系中的PAHs是近年来环境领域的研究热点。真菌降解是多环芳烃污染修复的重要手段，因成本低、降解彻底、对环境友好等特点在环境污染物的修复方面发挥着重要作用。一系列研究表明，微生物降解在污染物的迁移转化乃至最终的消失过程中占有重要地位，是降解土壤中多环芳烃的主要途径。其中，高效的PAHs降解菌是决定生物降解效率和去除效果的关键。苊烯（Ace）和苯并[a]蒽（BaA）是可以在土壤中共存的两种多环芳烃，而这两者对其混合物的生物降解的影响尚未研究。在此背景下，将一定浓度的苊烯和苯并[a]蒽作为环境选择压力，选用平菇这种真菌加快驯化过程，考察了平菇对砂质土壤中不同浓度的Ace和BaA的生物降解能力，并且对这两种多环芳烃的降解是否受彼此的影响进行了研究。

关键词：平菇；多环芳烃；苊烯；苯并[a]蒽

中图分类号：X825 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.106

多环芳烃是一类较为普遍的有机污染物，是在碳质材料（包括原油、木材、煤炭、食品、机油、汽油、脂肪和烟草等）的不完全燃烧过程中形成的。多环芳烃具有亲脂性和低挥发性，环境中的多环芳烃最终都沉积于土壤中。由于一些多环芳烃已被确定具有三致效应，因此对土壤中存在的多环芳烃的研究受到了较多的关注。

采用物理化学法可以降低多环芳烃带来的危害。然而，该方法费用较高，并且在很多情况下，污染物会从一个相转移到另一个相。而选用真菌降解法对污染的土壤进行生物修复更具经济性和高效性，且对环境友好。苊烯是一种三环多环芳烃，被用于制造染料、塑料和杀虫剂，并且还是原油、煤焦油和烟草烟雾的组成成分之一。苊烯是通过石油精炼、煤焦油蒸馏和城市垃圾焚烧，或在自然火灾时被释放到环境中的。苯并[a]蒽是土壤中常见的一种四环多环芳烃，一般在杂酚油废物放置的场所、原木材处理厂和制气厂产生并被释放到环境中。

许多真菌，比如平菇，被用于降解液相介质中的多环芳烃。许多关于多环芳烃降解的研究都集中在单个化合物上，而在大多数受污染的土壤中，多环芳烃多存在于复杂的混合物中。因此，本文研究的目的是用白腐真菌平菇来评估沙土中不同浓度的苊烯和苯并[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响。

1 实验材料与步骤

1.1 实验材料

实验材料：麦芽汁琼脂、高粱种子、平菇、丙酮溶液、碳酸氢钠、苊烯和苯并[a]蒽标准液。

1.2 实验步骤

1.2.1 微生物接种准备

在实验的前7天，从研究所收集25 ℃黑暗条件下培育于麦芽汁琼脂上处于健康状态的平菇。选用本地高粱种子作为制备平菇接种物的底物，种子用去离子水洗涤并在15 min内煮沸；排出水分后，加入NaHCO3与煮沸的种子充分混合，并将pH电极插入湿润种子中测量，调节其pH至8.0；接着将种子在121 ℃的高压灭菌锅内灭菌30 min；选用2 kg高压灭菌种子，将包含有平菇的直径为2 cm的麦芽汁琼脂接种在灭菌后的种子上，放置于无菌塑料袋中。在25 ℃黑暗条件下培养15 d后，真菌被彻底植入高粱种子中，接种有平菇菌丝的种子均质化后可以留作备用。

1.2.2 土壤特性和制备

将沙质土壤（pH值8.2，电导率93 μs/cm，有机质1.4%，全氮0.4%，可提取磷15 mg/kg）在121 ℃下高压灭菌 30 min，然后加入多环芳烃溶液。这些溶液的制备都是将丙酮作为溶剂（土壤体积的10%），将适量的多环芳烃溶于丙酮，以获得所希望的浓度。土壤加标后，置于通风橱30 min，将丙酮蒸发掉。

1.2.3 实验设计

将加有1 L多环芳烃的土壤放入长17 cm、宽10 cm、高6 cm的实验盆中，每一个塑料箱放650 g风干土，覆盖一层接种量为80 g的接种有平菇的高粱种子和30 mL的无菌去离子水（相当于土壤蓄水容量的20%）。另外，一些对照箱放入80 g未接种平菇的高粱种子。

实验采用2×6的随机化方式设计。实验组设计主要考虑以下两个因素：①接种，分为接种有平菇和未接种平菇2个组；②多环芳烃的组合物，可以分为添加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个组。每个处理组做三次实验，箱子置于25 ℃黑暗环境中。

1.2.4 多环芳烃的提取和分析

测定Ace和BaA的初始浓度和培养15 d后的浓度。从各个实验组取30 g土壤样品进行均质化后与10 g子样品用等量的Na2SO4混合，并按1∶1的比例加入丙酮/正己烷与样品充分混合后，用自动索氏提取器提取2 h，将总的提取物通过旋转蒸发浓缩至3 mL。萃取出的残渣进一步在高温下浓缩至近干后溶解于5 mL的乙腈中，乙腈中的多环芳烃可以用配荧光检测器FLD和二极管阵列检测器（DAD）的高效液相色谱分析。苯并[a]蒽用270 nm和384 nm激发波长检测，苊烯使用DAD来检测。

1.2.5 统计学分析

对每个自变量[接种（I）和多环芳烃组合物（C）]和因变量（多环芳烃初始浓度和最终浓度）的数据进行双向方差分析，确定其正态性和方差齐性，并对生物降解效率进行t检验，以P<0.05的显着性水平来判断降解性能是否显著。

2 结果与讨论

在添加有30 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能够降解57.7%的苊烯；在添加有60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇能够降解 65.8%的苯并[a]蒽。在添加有30 mg/kg和60 mg/kg苊烯的土壤中，平菇对苯并[a]蒽的降解速率分别为86.7%和77.4%.培养15 d后，在添加有Ace和Ace+BaA混合物的两组土壤中，Ace的浓度未出现明显的变化；在添加有BaA和Ace+BaA混合物的两组土壤中，BaA的浓度也没有出现显著性差异。

3 结束语

根据测定结果可知，平菇能够降解土壤中的苊烯和苯并[a]蒽。在本文的实验条件下，平菇对苯并[a]蒽的降解程度比苊烯更高。经过15 d的培养，只加入苊烯和加入两者混合物的2个实验组的多环芳烃的浓度没有显著性差异。同样，只加入苯并[a]蒽和加入两者混合物的2个实验组的多环芳烃的浓度也没有出现明显差异。实验结果表明，真菌对苊烯和苯并[a]蒽的降解没有因彼此的存在而受影响。由此可见，采用平菇对多环芳烃污染的土壤进行生物修复是一种很有前途的方法。

〔编辑：刘晓芳〕