多環(huán)芳烴(菲)污染土壤禾本科-豆科植物間作修復(fù)效應(yīng)及其機(jī)制.pdf

1、多環(huán)芳烴(PAHs)是環(huán)境中普遍存在的一類持久性有毒有機(jī)污染物。大量研究證實(shí),多環(huán)芳烴具有慢性毒性和致癌、致畸、致突變的“三致”作用,已引起各國(guó)環(huán)境科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。環(huán)境中超過(guò)90％的PAHs殘留在土壤里,因此,PAHs污染土壤的修復(fù)已成為環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。禾本科/豆科植物間作相對(duì)于單作優(yōu)勢(shì)明顯。為此,本文通過(guò)溫室培養(yǎng)、室內(nèi)分析和電生理試驗(yàn)探討禾本科/豆科植物間作修復(fù)PAHs污染土壤的效果及其相關(guān)機(jī)制,為植物間作技術(shù)應(yīng)用于PAHs

2、污染土壤的工程實(shí)踐提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。
　　 小麥/苜蓿間作和黑麥草/苜蓿間作修復(fù)多環(huán)芳烴菲污染土壤的溫室盆栽試驗(yàn)觀察到5和50 mg·kg-1污染水平?jīng)]有明顯抑制植物生長(zhǎng)。小麥/苜蓿間作和黑麥草/苜蓿間作對(duì)土壤中菲的去除效果均好于相應(yīng)單作處理,最高去除可達(dá)99.50%。小麥/苜蓿間作促進(jìn)了小麥和苜蓿對(duì)菲的吸收,因此,小麥/苜蓿間作并不能在修復(fù)土壤的同時(shí),進(jìn)行小麥的安全生產(chǎn)。黑麥草/苜蓿問(wèn)作也促進(jìn)了黑麥草和苜蓿對(duì)菲的吸收,因

3、而此體系是一種有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的植物間作修復(fù)體系。
　　 小麥/苜蓿間作修復(fù)過(guò)程中及修復(fù)后土壤理化性質(zhì)的分析表明了種植植物明顯提高了菲污染土壤pH,最大升高幅度可達(dá)0.61;相同菲污染水平條件下,間作處理土壤pH與單作處理差異不顯著。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、陽(yáng)離子交換量和速效鉀由于生物的分解作用和植物的吸收利用都隨處理時(shí)間延長(zhǎng)而下降。小麥苜蓿間作加速了它們的消耗,降低幅度為5.24%-57.85%,較單作多消耗6.

4、29%-39.09%,尤其是促進(jìn)了土壤堿解氮、速效磷的消耗,最高可達(dá)57.85%。因此,小麥/苜蓿間作修復(fù)菲污染土壤時(shí),應(yīng)注意氮、磷肥的施用。
　　 采用小麥水培和電生理試驗(yàn)研究了小麥根系對(duì)PAHs的吸收機(jī)制。結(jié)果表明,小麥根系吸收菲時(shí),細(xì)胞膜電位會(huì)出現(xiàn)去極化—復(fù)極化—超極化現(xiàn)象。在菲溶解度(0-1.2mg·g-1)范圍內(nèi),隨著濃度的升高,膜電位的去極化程度越高。在pH(4.5-6.0)梯度情況下,低pH能引起小麥吸收更多的菲,

5、導(dǎo)致更強(qiáng)的去極化。釩酸鹽和2,4-二硝基苯酚(DNP)不僅抑制小麥對(duì)PAHs的吸收,而且抑制了膜電位去極化程度。所有這些說(shuō)明依賴質(zhì)子泵驅(qū)動(dòng)的H+-PAHs共運(yùn)方式參與了植物根系對(duì)PAHs的主動(dòng)吸收。
　　 植物根系形態(tài)和根系成分與PAHs吸收的關(guān)系試驗(yàn)表明,小麥根系形態(tài)參數(shù)越大,其對(duì)菲的吸收也越多;大豆的根系參數(shù)相較于小麥、胡蘿卜、黑麥草有優(yōu)勢(shì),其吸收菲的量也最多。這說(shuō)明植物根系吸收菲受根系形態(tài)參數(shù)的影響。大豆和胡蘿卜的根系脂肪