苯并[a] 芘污染土壤的植物根際修復(fù)研究初探

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1、劉世亮等：苯并[a]芘污染土壤的植物根際修復(fù)研究初探431苯并[a]芘污染土壤的植物根際修復(fù)研究初探劉世亮1,2，駱永明2*，丁克強2，李華2，吳龍華21.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州；2.中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤和環(huán)境生物修復(fù)研究中心，南京摘要：研究了黑麥草（LoliummultiflorumL.）對多環(huán)芳烴苯并[a]芘污染土壤的修復(fù)作用。研究結(jié)果表明，土壤中苯并[a]芘的可提取態(tài)wB[a]P隨著時間延長而逐漸減少，黑麥草加快了土壤中可提取態(tài)苯并[a]芘的減少，提高了苯并[a]P在土壤中的降解率，在1、10、50mg·kg-1

2、苯并[a]芘處理下，黑麥草生長土壤中苯并[a]芘的降解率分別達90.3%、87.5%、78.6%；而沒有黑麥草生長土壤中苯并[a]芘的降解率則為79.3%、66.4%、55.6%。黑麥草根際增加土壤中微生物碳的含量，從而提高植物對苯并[a]芘的降解率。植物的地上部也可積累少量苯并[a]芘，但植物對苯并[a]芘的吸收不是黑麥草對其修復(fù)的主要機制。土壤自身具有修復(fù)苯并[a]芘的潛能，種植黑麥草具有強化土壤修復(fù)苯并[a]芘污染的作用。關(guān)鍵詞：植物修復(fù)；黑麥草；多環(huán)芳烴；苯并[a]芘中圖分類號：X131.3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-21

3、75（2007）02-0425-07劉世亮等：苯并[a]芘污染土壤的植物根際修復(fù)研究初探431苯并[a]芘(B[a]P)是具有5環(huán)結(jié)構(gòu)的、世界公認的強致癌性多環(huán)芳烴污染物[1-3]。因此，苯并[a]芘早被美國環(huán)保局列入優(yōu)先控制有毒有機污染物的黑名單[4]。它常存在于石油污染物中，通過石油開采與運輸過程的泄漏、石油污染水灌溉及大氣飄塵的沉降等途徑進入土壤，由于B[a]P具有較高的辛醇－水分配系數(shù)和較高的蒸汽壓，在自然環(huán)境中很難降解，因此很容易在土壤等環(huán)境中積累，造成土壤污染[5]。20世紀80年代初期，謝重閣等[6]報道我國石油污灌區(qū)土壤

4、中B[a]P的含量高達29~30mg·g-1。另有研究人員[7]觀察到清灌區(qū)土壤中的B[a]P含量＜10ng·g-1，而污灌后土壤B[a]P含量則從100~500ng·g-1提高至2444~7000ng·g-1，污染土壤B[a]P的質(zhì)量分數(shù)可高出清潔土壤幾十倍，甚至幾百倍。嚴重的B[a]P污染土壤，將會給生態(tài)系統(tǒng)和人體健康帶來危害。近年來，對B[a]P污染土壤進行修復(fù)特別是生物修復(fù)已成為國際研究的熱點之一。但是，國內(nèi)外開展的污染土壤清潔技術(shù)研究中，對B[a]P污染土壤的生物修復(fù)主要集中于微生物降解研究[8-12]。另外，利用植物及其根際

5、直接或間接的吸收、同化或降解作用對PAHs污染土壤的修復(fù)研究也有一些報道[13-14]。研究結(jié)果表明，植物對PAHs的降解作用主要歸功于植物根際的作用，即一方面是由于根際作用增加了微生物降解菌的數(shù)量，另一方面是因為植物分泌有機物為微生物共代謝提供了基質(zhì)底物[15]。Banks等[14]利用酥油草進行了苯并[a]芘污染土壤的降解研究，發(fā)現(xiàn)根際可以促進降解，在6個月后降解率可達到50％以上，同時表明植物對土壤中B[a]P歸宿的明顯影響。Binet[16]等曾利用黑麥草降解3~6環(huán)PAHs。研究表明，黑麥草根際對降解包括5環(huán)和6環(huán)的大部分PA

6、Hs有很大的潛力，在對加入的PAHs進行老化處理的土壤中尤為明顯。隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們的飲食結(jié)構(gòu)逐漸從熱量型食品轉(zhuǎn)向營養(yǎng)型食品，特別是在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的長江三角洲地區(qū)，對畜產(chǎn)品的需求逐年加大。因而，我國的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)得到了重大調(diào)整，一個明顯趨勢是種植業(yè)向養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)變，對牧草的需求量越來越高。經(jīng)濟的高速發(fā)展和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與環(huán)境管理的不合理性，區(qū)域性環(huán)境污染在加劇。一個潛在的新的環(huán)境問題是持久性有機污染物對土壤環(huán)境的污染。與此同時，一種利用土壤－植物系統(tǒng)來凈化修復(fù)持久性有機污染物的植物修復(fù)技術(shù)正在受到青睞。黑麥草是一種多年生的、可以

7、多次收割的草本植物。如果我們能利用需求量日益增加的黑麥草這種牧草植物來修復(fù)B[a]P等有機污染物污染土壤，不僅能改善產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量，而且可以緩解對牧草的需求量，同時還能美化產(chǎn)地環(huán)境的景觀生態(tài)，但是，當(dāng)前對于黑麥草能否忍耐和修復(fù)污染土壤中B[a]P的問題尚未有很好的回答，對于用來修復(fù)多環(huán)芳烴的黑麥草作為牧草的安全性同樣沒有得到應(yīng)有的評價。劉世亮等：苯并[a]芘污染土壤的植物根際修復(fù)研究初探431鑒于這些問題與需求，以及當(dāng)前黑麥草對土壤中多環(huán)芳烴降解的動態(tài)過程及其生物學(xué)機理在國內(nèi)外都還缺乏了解的事實，我們選擇了代表性的、高毒性的5環(huán)多環(huán)芳

8、烴B[a]P為目標(biāo)物，重點研究黑麥草對污染土壤中B[a]P的吸收積累、根際動態(tài)變化，并從土壤微生物量的角度探討了黑麥草根際對B[a]P降解修復(fù)的機理，為多環(huán)芳烴污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展及其安全性評價提供科