生物刺激剂对寒冷地区土壤中降解柴油的微生物的影响具有季节性特征

《ACS ES&T Engineering》：The Impact of Biostimulation Agents on Diesel-Degrading Microbes in Cold-Regions Soils Has Seasonal Specificity

现场生物修复中营养生物刺激对极地柴油污染土壤的降解效果存在季节特异性。通过不同温度（7°C、-5°C、冻融循环）和营养（水、氮磷）组合的微宇宙实验，结合alkB基因和16S rRNA的基因组学及转录组学分析，发现7°C时水添加使36天降解率提升至57%，而冻融条件下水与氮磷对细菌群落影响显著（提升~40%），但对石油烃降解无差异，揭示土壤结构改变和生物可利用性下降是速率限制因素。

　　

对于北部受石油污染的地区，现场生物修复是一种具有成本效益的修复方法，而营养生物刺激技术也常被采用。实验使用了来自亚北极地区的土壤，这些土壤被添加了北极柴油（D），并在三种不同的温度条件下进行了研究，分别模拟夏季、春季和秋季的环境。通过烷烃羟化酶（alkB）和16S rRNA基因组学及转录组学，以及烃类降解趋势来评估烷烃降解菌和整个微生物群落的生物刺激效果。在7°C的温度下，添加水（W）以及氮（NP）和磷（NP）都能初步促进石油烃的降解以及整个微生物群落的活性。36天后，仅添加水的处理组烃类降解率为42%，同时添加水和氮磷的处理组烃类降解率为57%，而未添加任何刺激剂的处理组烃类降解率仅为24%。在持续冰冻的条件下（-5°C），添加氮磷混合物对烃类降解的促进作用低于单独添加水（80天后，仅添加水的处理组烃类降解率为22%，同时添加水和氮磷的处理组烃类降解率为15%），无论是添加了柴油的实验组还是未添加柴油的对照组都是如此。在冻融循环条件下，虽然水和氮磷对整个微生物群落有促进作用，但对烷烃降解菌及其降解活性影响不大（约40%），这表明冻融循环可能改变了土壤结构，进而影响了烃类的生物可利用性，从而成为降解过程的限制因素。我们的研究表明，通过添加水或氮磷混合物进行生物刺激的效果具有季节性差异。