生物碳固定化白腐真菌修復(fù)PAHs污染土壤及作用機(jī)理.pdf

1、土壤是人類(lèi)賴(lài)以生息的重要環(huán)境資源之一。確保土壤環(huán)境安全和土壤資源的可持續(xù)利用是保障整個(gè)生態(tài)環(huán)境安全的重要基礎(chǔ)，也是維護(hù)人類(lèi)生存和健康的基本保障。然而，土壤污染日趨嚴(yán)重，危及地下水安全和人群健康。目前，緩解和修復(fù)土壤持久性有機(jī)污染(POPs)已成為國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)和土壤科學(xué)的研究熱點(diǎn)問(wèn)題和前沿領(lǐng)域之一。
　　 本文在總結(jié)土壤有機(jī)污染水平、控制與修復(fù)方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)評(píng)述土壤有機(jī)污染物的生物有效性、調(diào)控原理及其在污染土壤修復(fù)中應(yīng)用的研

2、究進(jìn)展。論文以白腐真菌群落為代表，研究了微生物對(duì)多環(huán)芳烴(PAHs)的生物吸附和生物降解，闡述了PAHs生物吸附機(jī)理，描述了生物吸附和生物降解對(duì)總生物去除的相對(duì)貢獻(xiàn)及影響因素；研究了微生物固定化基材生物碳對(duì)PAHs的化學(xué)萃取性和植物吸收積累的影響，分析了萃取劑性質(zhì)、生物碳制備溫度、老化效應(yīng)對(duì)PAHs化學(xué)萃取的影響；探討了生物碳固定化微生物對(duì)PAHs的吸附-降解行為及影響因素，特別是生物有效性的調(diào)控機(jī)制；選擇東北污灌區(qū)PAHs污染土壤，深

3、入研究固定化白腐真菌修復(fù)實(shí)際土壤中16種PAHs的情況；試圖為生物碳及固定化微生物技術(shù)用于土壤有機(jī)污染修復(fù)，發(fā)展經(jīng)濟(jì)、高效、安全的土壤有機(jī)污染修復(fù)的實(shí)用技術(shù)，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。取得了以下主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 (1)探明了白腐真菌對(duì)PAHs的生物吸附、生物降解及相對(duì)貢獻(xiàn)。死體白腐真菌對(duì)PAHs的等溫吸附曲線為線性，呈非競(jìng)爭(zhēng)吸附，主要吸附機(jī)制為分配作用；有機(jī)碳標(biāo)化的分配系數(shù)(Koc)與PAHs的辛醇-水分配系

4、數(shù)(Kow)具有很好的線性關(guān)系：logKoc=1.13logKow-0.84(n=5，r2=0.996)。生物吸附和生物降解對(duì)活體白腐真菌去除PAHs有重要作用，1周內(nèi)活體白腐真菌對(duì)溶液中菲和芘的去除率分別為60-80％和90％，與死體白腐真菌的去除效果相當(dāng)；但活體白腐真菌體內(nèi)儲(chǔ)存的菲和芘的量分別為40～65％和60～85％，表明PAHs發(fā)生了牛物降解，降解程度與營(yíng)養(yǎng)條件有關(guān)。在全營(yíng)養(yǎng)、無(wú)碳源、無(wú)營(yíng)養(yǎng)條件下，菲都有發(fā)生生物降解，但芘僅在

5、無(wú)碳源條件下與菲發(fā)生共代謝；菲和芘可作為碳源用于白腐真菌生長(zhǎng)。結(jié)合培養(yǎng)前后白腐真菌的生物量變化，PAHs的活體白腐真菌表觀分配系數(shù)與死體白腐真菌分配系數(shù)比值(Kd*/Kd)可用來(lái)判別不同營(yíng)養(yǎng)條件下生物降解發(fā)生情況。
　　 (2)用化學(xué)萃取法和水稻秧苗暴露法評(píng)價(jià)了微生物固定化基材牛物碳對(duì)PAHs的吸附鎖定作用及阻控原理。有機(jī)溶劑可完全萃取P100、P300、P400生物碳上的萘、苊、菲、芘，而在P700上的萃取回收率分別為84.5

6、5～100.3％、85.11～106.0％、21.14～61.41％、6.56～15.69％，表明P700對(duì)菲、芘具有強(qiáng)的吸附鎖定作用，其中芘在P700上的穩(wěn)定性最高；而且PAHs在生物碳上的化學(xué)萃取性和生物有效性隨老化時(shí)間延長(zhǎng)而降低。生物碳能明顯吸附固定PAHs，降低其生物有效性，與溶液對(duì)照相比，添加土壤、生物碳、生物碳.土壤混合樣后，水稻秧苗植物體中菲減少23.76％、61.88-94.55％、88.61-91.58％，芘減少32.

7、35％、53.33-96.08％、66.27-93.73％；植物根中PAHs的積累量與溶液中自由溶解態(tài)PAHs濃度呈正相關(guān)，而莖葉中PAHs積累量則與根部。PAHs濃度呈線性相關(guān)，生物碳阻控植物吸收積累PAHs的主要機(jī)制為其降低溶液中自由溶解態(tài)PAHs濃度。
　　 (3)率先制備了生物碳固定化白腐真菌材料，闡述了其對(duì)PAHs的吸附鎖定-生物降解作用，并用于東北污灌區(qū)PAHs污染土壤修復(fù)。生物碳固定化白腐真菌材料上吸附態(tài)PAHs可