幾種植物對菲、芘污染土壤的修復(fù)效應(yīng)與機(jī)制分析.pdf

1、多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)多來源于石油燃燒、瀝青生產(chǎn)、木材防腐、煤炭加工等生產(chǎn)活動。因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水溶性差、土壤附著能力強(qiáng)，且具有較強(qiáng)的“三致”效應(yīng)，嚴(yán)重威脅著土壤的生態(tài)安全和人類健康，所以修復(fù)土壤PAHs等持久性有機(jī)物污染已成為國內(nèi)外土壤和環(huán)境科學(xué)界共同關(guān)注的熱點問題。 PAHs污染土壤的修復(fù)方法中，植物修復(fù)操作簡便、投資少、費用低、環(huán)境友好，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｑ芯恐参?/p>

2、吸收積累土壤PAHs的過程、機(jī)理及其影響因素對定量評價土壤PAHs污染的生態(tài)風(fēng)險、保障農(nóng)產(chǎn)品安全及發(fā)展植物修復(fù)技術(shù)均具有重要意義。本文在評述土壤有機(jī)污染植物修復(fù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用盆栽試驗法，選用菲和芘為PAHs代表物，通過系統(tǒng)研究土壤—植物系統(tǒng)中不同植物對土壤中PAHs的吸收富集、修復(fù)去除的種間差異與污染物性質(zhì)、污染強(qiáng)度、植物脂肪含量的關(guān)系，明確植物對土壤中PAHs的吸收積累作用；對比分析植物吸收積累、微生物降解等各種生物、非生物因

3、子在PAHs去除過程中的相對貢獻(xiàn)率，揭示PAHs污染土壤的植物修復(fù)效應(yīng)和機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討多種修復(fù)植物單種、混種模式對土壤PAHs污染的修復(fù)特征，以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防止農(nóng)產(chǎn)品污染，并為擬訂快速、經(jīng)濟(jì)、有效、安全的土壤PAHs污染修復(fù)的實用技術(shù)提供理論依據(jù)。論文取得了一些有價值的成果： (1)植物修復(fù)PAHs污染土壤的種間差異。 采用盆栽試驗法，研究了沿階草(Ophiopogon japnicus)、金發(fā)草(P

4、ogonatherumpaniceum)、蘇丹草(Sorghum vulgare)、高羊茅(Festuca arundinacea)、油菜(Brassicacampestris)、紫花苜蓿(Medicago sativa)等6種西南地區(qū)常見鄉(xiāng)土植物對土壤中菲、芘污染的修復(fù)作用。 結(jié)果顯示：試驗濃度(0～322mg·kg-1)范圍內(nèi)，種植植物能不同程度地促進(jìn)土壤中菲、芘的去除，但修復(fù)效果的種間差異卻很大：60d后，沿階草、高羊

5、茅等植物對土壤中PAHs污染的去除效果較好，特別是高羊茅對土壤中菲和芘的去除率分別達(dá)到了52.82～82.27％(平均m=67.96)和42.27～75.4％(平均m=60.06)。植物修復(fù)土壤菲和芘的效率與植物生物量關(guān)系不大。修復(fù)過程中，植物對土壤中PAHs污染物有一定的吸收、富集作用：隨著土壤中PAHs添加濃度的升高，植物組織中PAHs含量逐漸增大，但對PAHs污染物的富集系數(shù)卻逐漸減?。合嗤廴舅较拢礟AHs含量、富集系數(shù)遠(yuǎn)

6、大于莖葉。PAHs在根系富集系數(shù)與根部脂肪含量顯著正相關(guān)(r＞0.912)，但與根部含水量關(guān)系不顯著(r＜0.557)；相同條件下，植物根部的芘含量、對芘的富集系數(shù)均大于菲。 (2)土壤—植物(高羊茅)系統(tǒng)對PAHs污染土壤的修復(fù)作用及機(jī)制。 以高羊茅為試驗材料，研究了土壤—植物系統(tǒng)對土壤中芘、菲污染的去除效果，定量估計了生物與非生物因子對土壤污染修復(fù)的貢獻(xiàn)。 結(jié)果顯示，試驗濃度范圍(0～322mg·kg-

7、1)內(nèi)，種植高羊茅能有效修復(fù)土壤中芘、菲污染。60d后，高羊茅—微生物系統(tǒng)(TD3)中菲、芘去除率分別為52.82～82.27％、42.27～75.4％；比對照TD1(無0.1％NaN3)高45.41％、41.63％，比對照TD2(加0.1％NaN3)高62.89％、57.5％。高羊茅能吸收、富集部分PAHs，植物組織中PAHs含量隨添加濃度的升高而增大，且根部大于莖葉部、芘大于菲，但生物濃縮系數(shù)卻系逐漸減小。修復(fù)過程中，植物吸收積累不

8、是植物促進(jìn)土壤中菲和芘降解的主要原因，非生物因子、植物吸收積累、微生物降解對菲的去除率分別為5.07％、0.017％、19.21％，對芘的去除率分別為2.56％、0.11％、15.87％；植物—微生物交互作用對菲、芘的去除率分別為62.87％、57.5％。說明植物—微生物交互作用是高羊茅修復(fù)菲、芘污染的主要途徑。 (3)不同種植模式(單種、混種)對PAHs污染土壤修復(fù)作用的影響。 以紫花苜蓿、油菜兩種植物為試驗材料，

9、對比研究了兩種植物在單種、混種模式下對土壤中PAHs的去除效果、修復(fù)行為。 結(jié)果顯示，在試驗濃度(0～322mg·kg-1)范圍內(nèi)，油菜、紫花苜蓿能夠在菲、芘污染土壤中正常生長，污染水平、栽培模式差異對植物生長影響較小。油菜、紫花苜蓿聯(lián)合種植60d后，土壤中菲、芘平均去除率為75.06％、68.22％，分別比二者單獨種植時高出43.26％、40.38％和11.03％、16.29％，強(qiáng)化效果明顯。植物本身能夠吸收與累積在一定量的