石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

郑一鸣1, 何小松1, 单光春1,2, 崔骏3, 虞敏达1, 赵航正1,4, 席北斗1

1. 中国环境科学研究院, 国家环境保护地下水污染模拟与防控重点实验室, 北京 100012;
2. 哈尔滨工业大学环境学院, 黑龙江 哈尔滨 150090;
3. 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所, 北京 100012;
4. 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京 100083   

摘要

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大，且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确，石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究。为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系，以甘肃省某石化场地为研究区域，调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程。

结果表明：在好氧环境下，高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因），油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107copies/g；而在含水层沉积物等厌氧环境下，好氧降解石油的基因拷贝数仅为106copies/g，ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后，细菌群落的α-多样性降低，且与石油浓度呈显著负相关（P<0.05）.与未污染土壤相比，油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右，而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中，群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导，而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中，微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示，石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动，但是其对环境的反馈，例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.