低分子量有机酸作用下土壤中菲和芘的残留及形态

采用微宇宙试验方法,以菲和芘为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了几种低分子量有机酸作用下黄棕壤中菲和芘的残留和形态。结果表明,老化60 d后土壤中菲和芘的残留含量明显减少;不施加有机酸的对照土壤中,菲和芘的残留含量为10.13和29.18 mg kg-1,去除率为87.33%和63.50%。与对照相比,供试浓度(0～64 mg kg-1)范围内,柠檬酸、草酸、酒石酸等3种低分子量有机酸作用下土壤中PAHs残留含量提高,去除率减小,表明供试条件下有机酸抑制土壤中菲和芘的降解;进一步分析发现,少量(≤4 mg kg-1)的有机酸即可对PAHs降解产生高的抑制效果。微生物降解在PAHs的去除中起重要作用,且芘比菲更抗微生物降解。供试条件下,可脱附态和有机溶剂提取态是土壤中菲和芘存在的主要形态,而结合态残留占总残留的比例很小(<8.5%)。3种有机酸均提高了土壤中可脱附态和有机溶剂提取态菲和芘的残留含量,施加有机酸使土壤中菲和芘的可脱附态含量较对照分别提高了46.67%～749.1%和1.83%～80.20%,有机溶剂提取态则提高了8.73%～375.2%和22.63%～114.3%;低分子量有机酸作用下结合态的菲和芘含量仍很小。     

蚯蚓活动对金发草修复土壤菲芘污染的强化作用

采用盆栽试验法,研究了蚯蚓(Pheretimasp.)对金发草(Pogonatherum paniceum L.)修复菲、芘污染土壤的强化作用。结果显示,在试验浓度范围(20.1~322.1 mg kg-1)内,蚯蚓活动促进了菲、芘污染土壤中金发草的生长,其根冠比明显增大。添加蚯蚓70d后,种植金发草的土壤中菲、芘的平均去除率高达77.0%、70.6%,平均去除率分别较无蚯蚓作用时(68.7%、61.2%)增长了8.3%、9.5%;相同污染水平下,蚯蚓活动对芘的强化去除程度总是大于菲。各修复因子中,植物-微生物交互作用对菲、芘去除的平均贡献率(46.6%、42.8%)最为突出,分别较无蚯蚓活动时(41.6%、36.6%)增长了5.0%、6.1%。说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统对土壤中菲、芘污染的去除作用。     

接种丛枝菌根真菌的种植紫花苜蓿土壤中球囊霉素含量与去除的关系

以菲和芘为多环芳烃（PAHs）代表物,以紫花苜蓿（Medicago sativa L.）为宿主植物,选用幼套球囊霉（Glomus etunicatum, Ge）、摩西球囊霉（Glomus mosseae,Gm）和层状球囊霉（Glomus lamellosum,Gla）3种丛枝菌根真菌（AMF）,研究了接种AMF下土壤中AMF菌丝密度、球囊霉素含量与PAHs去除率的关系。35~75 d,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菌丝密度、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量均随时间延长而显著增大,与不接种对照相比,75 d时接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中易提取球囊霉素含量提高了48.58%、55.99%和50.23%,总球囊霉素含量则提高了38.75%、50.95%和46.12%。接种AMF促进了土壤中菲和芘的去除,随着时间（35~75 d）延长,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菲去除率分别高达83.4%~92.7%、82.1%~93.8%、86.9%~93.4%,芘去除率达42.2%~63.5%、43.7%~69.2%、44.6%~66.4%。接种Ge、Gm和Gla处理土壤中AMF菌丝密度、总球囊霉素含量均与土壤中菲和芘的去除率之间存在极显著正相关关系,表明接种AMF提高了土壤中AMF菌丝密度和总球囊霉素含量,并促进了土壤中PAHs的去除。研究结果为阐明丛枝菌根修复PAHs污染土壤的规律及机理提供了依据。     

接种丛枝菌根真菌的种植紫花苜蓿土壤中球囊霉素含量与PAHs去除的关系

以菲和芘为多环芳烃(PAHs)代表物,以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为宿主植物,选用幼套球囊霉(Glomus etunicatum,Ge)、摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)和层状球囊霉(Glomus lamellosum,Gla)3种丛枝菌根真菌(AMF),研究了接种AMF下土壤中AMF菌丝密度、球囊霉素含量与PAHs去除率的关系。35~75 d,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菌丝密度、总球囊霉素含量、易提取球囊霉素含量均随时间延长而显著增大,与不接种对照相比,75 d时接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中易提取球囊霉素含量提高了48.58%、55.99%和50.23%,总球囊霉素含量则提高了38.75%、50.95%和46.12%。接种AMF促进了土壤中菲和芘的去除,随着时间(35~75 d)延长,接种Ge、Gm、Gla处理的土壤中菲去除率分别高达83.4%~92.7%、82.1%~93.8%、86.9%~93.4%,芘去除率达42.2%~63.5%、43.7%~69.2%、44.6%~66.4%。接种Ge、Gm和Gla处理土壤中AMF菌丝密度、总球囊霉素含量均与土壤中菲和芘的去除率之间存在极显著正相关关系,表明接种AMF提高了土壤中AMF菌丝密度和总球囊霉素含量,并促进了土壤中PAHs的去除。研究结果为阐明丛枝菌根修复PAHs污染土壤的规律及机理提供了依据。     

菲、芘在单一和复合污染条件下不同老化阶段的提取率及其生物有效性

研究了土壤中多环芳烃菲、芘在单一和复合污染条件下的老化过程,150天内观察到菲、芘的提取率随时间延长而逐渐减少,下降速率呈现初始较快、而后减慢的趋势;菲、芘的环糊精提取法的提取率随老化时间延长而下降的趋势要比索氏提取法明显。老化过程中复合污染土壤中芘的索氏法提取率略低于单一污染土壤中芘的提取率。在老化的后期,复合污染土壤中菲的环糊精法提取率略高于单一污染土壤中菲的提取率。利用蚯蚓作为测试生物,研究两种污染物的老化过程对其生物有效性的影响,发现表征其生物有效性的蚯蚓吸收率、生物富集系数(BCF)均随老化时间的延长而下降,此外,老化过程中复合污染条件下菲的生物有效性总是大于菲作为单一污染源时的生物有效性。对污染物的环糊精法提取率和蚯蚓吸收率作相关分析发现,单一污染土壤中菲和芘的环糊精提取法的提取率与蚯蚓吸收率均呈显著正相关。     

黑麦草对菲污染土壤修复的初步研究

本文研究了黑麦草(Lolium multiflorum Lam)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用。通过60天的温室盆栽试验,观察到土壤中菲的可提取浓度随着时间逐渐减少,黑麦草加快了土壤中可提取态菲浓度的下降。在5、50、500mg/kg菲处理浓度下黑麦草生长的土壤中菲的降解率分别达93.1%、95.6%和94.7%。黑麦草增强土壤中多酚氧化酶活性而提高植物对菲的降解率。土壤自身具有修复多环芳烃菲的自然本能,种植黑麦草具有强化土壤修复菲污染的作用。增加黑麦草产量,增强土壤多酚氧化酶活性,可能提高黑麦草植物修复菲污染土壤的能力。     

纳米铁-生物质炭复合材料对苋菜吸收累积菲的影响

本文探究了纳米铁–生物质炭复合材料（nZVIBC）及其两种组成成分纳米零价铁（nZVI）和纳米生物质炭（nBC）添加到菲污染土壤后对土壤理化性质、苋菜生理功能以及菲在土壤–植物系统中迁移转化的影响。结果表明：nZVIBC的添加使土壤总有机碳含量提高为对照组的1.38倍，显著提高了土壤中菲的非解吸态占比（41.1%），显著降低苋菜根对土壤菲的生物富集系数（85.7%），抑制了土壤中菲的迁移能力；同时，nZVIBC的添加造成土壤中菲的残留量增至对照组的8.6倍，使苋菜地上和地下部分菲的积累量分别显著增加了42.9%和37.9%；此外，nZVIBC添加造成苋菜地下部分Fe含量上升42.0%，Mn含量显著降低74.9%。由于Fe元素和菲含量增加而导致的氧化胁迫，苋菜生物量显著降低了55.8%，但生物膜并未受到严重损伤。研究结果表明，nZVI会对苋菜正常生理功能和抗氧化能力带来不利影响，而nBC能够引起土壤有机质及菲含量形态的改变。nZVIBC作为多环芳烃（PAHs）污染修复材料可以有效降低土壤PAHs的迁移转化，适合用于土壤有机污染的原位化学修复，具有良好的应用前景。     

黑麦草对土壤中苯并[a]芘动态变化的影响

本文通过盆栽试验初步研究了黑麦草 (LoliummultiflorumLam)对污染土壤中多环芳烃苯并 [a]芘动态变化的影响。盆栽试验设计 3种苯并 [a]芘处理浓度 ,分别为 1、10、10 0mgkg-1。将苗龄为 1周的黑麦草移植于受苯并 [a]芘污染的土壤中 ,同时设置有相同的苯并 [a]芘处理浓度但不种植物的对照试验。试验在2 0m3 的控温、控光的生长室内进行 ,土壤湿度维持在田间持水量的 6 0 %。通过 12 0d的温室盆栽试验 ,观察到土壤中苯并 [a]芘的可提取浓度随着时间逐渐减少 ,种植黑麦草加快了土壤中可提取态苯并 [a]芘浓度的下降。在 1、10、10 0mgkg-1苯并 [a]芘处理浓度下 ,黑麦草生长的土壤中苯并 [a]芘的减少率分别达 82 3%、74 0 %和 5 5 9%。结果还显示 ,随盆栽时间的延长 ,黑麦草根圈土壤中多酚氧化酶含量提高 ,这可能根圈土壤中可提取态苯并 [a]芘含量降低有关。黑麦草的地上部可以积累苯并 [a]芘 ,变幅在 0 0 6～ 3 6 0mgkg-1。初步认为 ,土壤具有缓解苯并 [a]芘污染的自然本能 ,促进黑麦草生长 ,增强土壤多酚氧化酶活性 ,可提高黑麦草对苯并 [a]芘污染土壤的修复能力。     

玉米对土壤中菲芘修复作用的初步研究

采用系列浓度菲芘进行盆栽试验，研究玉米对污染土壤菲芘的去除效果与累积机理。结果显示，玉米对菲芘的去除效果明显，60d试验完成后，玉米生长的土壤中平均大约有69．8％-91．2％的菲与77．0％，88．4％的芘被去除，平均去除率分别比对照1（加叠氮化钠）高63．6％和72．3％；比对照2（无叠氮化钠）高15．1％与38．2％。玉米能明显地吸收与累积污染土壤中菲和芘，并随土壤菲芘含量的增加而增大。生物富集因子（BCFs）随着土壤菲芘含量的增加而减小，芘的生物富集因子大于菲，不同种类多环芳烃以及植物不同部位间BCFs差异较大，菲的叶片BCFs（0．79，2．45）大于茎（0．17—1．76），根BCFs（0．42—1．21）最小，芘处理时叶片和茎的BCFs分别是1．03，3．31与0．2，2．17，明显低于根BCFs（2．07—6．40）。玉米能够在高浓度多环芳烃污染土壤中正常生长，并且能累积与去除污染土壤中的菲和芘，表明用玉米修复多环芳烃污染土壤是一种可行的方法。     

表面活性剂对东北黑土中苯并[a]芘的增溶洗脱作用

研究了4种常见表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、Tween80和TritonX-100对东北农田黑土土壤中苯并[a]芘的洗脱修复效果。增溶试验结果表明,非离子表面活性剂Tween80和TritonX-100对苯并[a]芘的增溶能力显著高于阴离子表面活性剂SDBS和SDS。4种表面活性剂在单一和混合处理条件下均能不同程度地洗脱土壤中的苯并[a]芘,且洗脱率随着表面活性剂浓度的增加而增大。各表面活性剂洗脱能力大小顺序为Tween80-SDS(3:1)Tween80-SDS(1:1)Tween80-SDS(10:1)Tween80TritonX-100SDSSDBS,当Tween80和SDS质量比为3:1时对两受试土壤中苯并[a]芘的去除率分别达到最高的42.3%和44.8%,可见阴-非离子混合表面活性剂对土壤苯并[a]芘的洗脱效果好于单一表面活性剂。土壤老化70 d后,Tween 80和Tween 80-SDS(3:1)处理对苯并[a]芘的洗脱率相比老化仅14 d的土壤分别下降了20.5%和12.9%,表明土壤老化时间的增加可降低表面活性剂对苯并[a]芘的洗脱去除效果。     

蚯蚓对土壤-植物系统中菲、芘降解的强化效应研究

采用盆栽试验方法,研究了蚯蚓（Pheretima sp.）对土壤-植物系统中菲、芘的去除效果的强化作用及对土壤酶活性的影响。结果表明,在试验浓度范围（0~322 mg.kg-1）内,蚯蚓对供试植物苏丹草（Sorghum vulgare L.）生长促进作用显著。接种蚯蚓的土壤中,苏丹草在菲、芘各浓度下总生物量较未接种蚯蚓土壤分别提高14.41%~25.91%、14.39%~23.9%;蚯蚓活动可促进土壤-植物系统中菲、芘的降解,接种蚯蚓处理中菲、芘各浓度下降解率较未接种蚯蚓处理分别高4.20%~9.76%、3.69%~9.38%。土壤酶活性测定结果也显示蚯蚓活动可增加土壤酶的活性。     

苏丹草对土壤中菲芘的修复作用

采用盆栽试验法,研究了苏丹草对土壤中菲、芘的去除效果,及植物和微生物在去除土壤菲、芘中的交互效应。结果显示,在试验浓度范围（0-322．06mg·kg^-1内,土壤～苏丹草系统（TR,）对菲、芘的去除效果明显。种植苏丹草60d后,土壤菲、芘去除率分别为73．07％-83．92％、63％～77．62％;平均去除率分别比对照1（无植物,不加0．1％NaN3）高55．58％、50．71％,比对照2（无植物,加0．1％NaN3）高72．71％、66．57％,说明种植苏丹草可以促进微生物对土壤中芘、菲降解。土壤酶活性测定结果也显示,酶活性越高,污染物降解率越高,反之亦然。因此,植物一微生物间的交互效应是土壤中多环芳烃降解的主要途径。     

混合菌降解土壤中多环芳烃的试验研究

PAHs生物降解程度受多种因素影响。通过筛选驯化PAHs降解菌,研究混合菌对土壤中菲、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、茚并（1,2,3-cd）芘的生物降解性能,并考察污染时间对土壤中PAHs降解效果的影响。结果表明,筛选的混合菌具有很强的PAHs降解能力,缩短了PAHs生物降解的半衰期,且PAHs起始降解速率较快,之后趋于平缓。27d内土壤中的菲、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、茚并（1,2,3-cd）芘的平均降解率分别为98.14%、89.97%、88.47%、63.55%、65.24%、60.49%,其中菲在5d之内的降解率高于93%。污染210d的土壤中各PAHs的起始降解速率高于污染50d的土壤,因此污染时间越长,PAHs生物降解的停滞期越短。     

皂角苷增强洗脱复合污染土壤中多环芳烃和重金属的作用及机理

通过增溶实验和土壤洗脱实验,研究了一种生物表面活性剂——皂角苷（saponin）对多环芳烃-重金属复合污染土壤的洗脱作用及机理。结果表明,皂角苷对菲、芘等多环芳烃有极强的增溶作用,当皂角苷浓度为0.04%时,菲、芘在液相中的表观溶解度分别增大了约22倍和128倍,因而皂角苷能显著增强多环芳烃污染土壤中菲、芘的洗脱,洗脱效率最大分别可达84.1%和81.4%,增大了约2倍和17倍。皂角苷可与重金属离子形成水溶性的络合物,从而增强洗脱重金属污染土壤中的Zn^2＋和Cd^2＋,在皂角苷浓度为0.4%时,Zn^2＋、Cd^2＋的洗脱效率分别可达93.0%和79.4%,增大了约75倍和8倍。皂角苷可同时洗脱多环芳烃-重金属复合污染土壤中的菲、芘和Zn^2＋、Cd^2＋,洗脱效率分别达87.6%、83.5%和92.3%、78.6%,重金属的存在略增大了皂角苷对菲、芘等多环芳烃的洗脱效率,但多环芳烃对Zn^2＋、Cd^2＋的洗脱效率没有明显影响。皂角苷可同时增强洗脱复合污染土壤中的多环芳烃和重金属,从而为多环芳烃-重金属复合污染土壤的修复奠定基础。     

丛枝菌根真菌对紫花苜蓿吸收菲和芘的影响

采用横式三隔室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌（AMF）根内球囊霉（Glomus intraradices,G.i）对紫花苜蓿（Medicago sativaL.）吸收土壤中菲和芘的影响。结果表明：G.i可与紫花苜蓿形成良好的共生体,侵染率平均达61.20%,不同强度菲和芘污染对G.i菌根侵染率的影响差异不显著;接种G.i的植株根系干重增加59.08%。接种G.i增加了根系和茎叶中菲和芘的含量及积累量,根系和茎叶中菲积累量与其生物量（干重计）间呈显著正相关;与菲相比,接种G.i处理后植株芘含量和积累量的增幅更大。G.i限制了菲和芘从植株根系向茎叶的传输,对芘尤为明显,接种G.i植株根系向茎叶转运芘的比例比不接种对照降低了13.85%～37.47%。     

重金属-有机复合污染土壤的电动强化修复研究

许多污染场地都呈现重金属和有机污染物叠加的趋势,给修复带来了困难和挑战。以红壤为供试土壤,以铜和芘为代表性污染物,研究了添加表面活性剂羟丙基-β-环糊精（HPCD）和氧化剂H2O2对电动修复该复合污染土壤的影响,其目的是实现重金属和有机污染物的同时去除。结果表明,在所有的处理中,芘和铜都有向阴极迁移的趋势;当提高土柱的pH时降低了芘的氧化和降解,同时也阻碍了土壤中铜的迁移和去除;阳极加10%HPCD,阴极控制酸性条件pH3.5有助于土壤中污染物的解吸和迁移,芘和铜的去除率分别可达到51.3%和80.5%;由于H2O2的不稳定性,添加6%H2O2并未明显提高芘和铜的去除率。     

丛枝菌根对菲芘污染土壤中几种酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌（AMF）Glomus mosseae和Glomus etunicatum对菲芘复合污染土壤中3种酶活性的影响。宿主植物为三叶草（Trifolium repens L.）和黑麦草（Lolium multiflorum Lam）。土样中菲和芘起始浓度分别为203.4mg·kg^-1和107.5mg·kg^-1。结果表明,植物增加了土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性。接种Glomus mosseae和Glomus etunicatum使三叶草根际土壤多酚氧化酶活性20-60d分别增加19.6%-72.0%和29.7%-90.6%,过氧化氢酶活性分别增加3.3%-12.2%和7.8%-34.7%,酸性磷酸酶活性总体呈增加趋势;接种Glomus mosseae使黑麦草根际多酚氧化酶活性增加18.0%-43.1%,过氧化氢酶活性总体上呈降低趋势,酸性磷酸酶活性先升高后降低。供试的两种AMF对三叶草根际酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响30d前有显著差异。AM真菌作用的性质与宿主植物特性有关。     

外源添加作物秸秆对PAHs污染土壤有机碳矿化和污染物降解的影响

本文通过土壤腐解试验研究外源添加水稻或玉米秸秆对多环芳烃（PAHs）污染土壤CO2-C释放和污染物去除率的影响，同时清晰秸秆腐解中间产物溶解性有机碳（DOC）与土壤PAHs降解的关系。结果表明：秸秆添加处理促进了PAHs污染土壤CO2-C的释放，以玉米秸秆提升效果较好。外源添加秸秆显著增加了土壤DOC含量，且增加幅度随秸秆添加量的增加而增大；水稻秸秆对土壤DOC含量的提升幅度较大。与对照相比，秸秆添加处理下土壤菲、芘残留量均显著降低，菲、芘去除率显著增加，去除效果：玉米＞水稻，高量＞低量，菲＞芘；与对照相比，添加高量玉米秸秆处理（PY15）对土壤菲、芘去除率的增加幅度分别为91.7%和182%。此外，在一定范围内土壤DOC含量与PAHs去除率呈正相关关系。可见，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆添加可提升PAHs污染土壤有机碳矿化，亦可在提升土壤DOC含量的同时促进污染土壤PAHs的降解。     

Changes in Mycobacterium spp. population structure and pyrene mineralization in polycyclic aromatic hydrocarbon-amended soils

The effect of pyrene and phenanthrene contamination on soil Mycobacterium spp. community structure was examined using PCR-amplification of 16S rRNA genes with primers specific for the fast-growing group of Mycobacterium spp. and separation of phylotypes by temperature gradient gel electrophoresis (TGGE). The degradative potential of the soil microbial community was measured over time by mineralization of ¹⁴C-pyrene added to the contaminated soils. PCR-TGGE profiles, in combination with band sequencing and phylogenetic analysis of the prominent phylotypes, indicated shifts in the Mycobacterium spp. community during incubation. Reductions in species diversity and enrichments of specific populations were observed in all pyrene- and phenanthrene-treated soils, in contrast to the relatively stable control soil profiles. Mineralization studies indicated the shortest acclimation periods and the highest initial rates of pyrene degradation occurred in soils pre-exposed to phenanthrene, or a mixture of phenanthrene and pyrene, for 14 weeks. Pre-exposure of soil microorganisms to a single dose of pyrene for the same length of time also decreased the acclimation period for the degradation of pyrene. Monthly application of either pyrene or phenanthrene to soils, however, resulted in an increase in pyrene degradative potential 6 weeks after the first pre-exposure, but a decrease in degradative potential 14 weeks after the first pre-exposure. Similar PCR-TGGE profiles were obtained from soils with comparable pyrene mineralization curves or degradative potentials.     

生物质炭的加入对土壤吸附菲能力以及玉米幼苗对菲吸收量的影响

通过等温吸附试验以及玉米幼苗的盆栽试验,研究了加入生物质炭对土壤吸附菲的性能以及玉米幼苗对土壤中菲的吸收量的影响。结果表明,生物质炭的加入使土壤对菲的吸附能力显著增强：不加炭〈炭A〈炭B〈炭C,相应的分配系数Kd值分别为0.16、0.31、0.34 L.g-1和0.42 L.g-1;生物质炭的加入能有效地减少玉米幼苗对土壤中菲的吸收,通过玉米幼苗栽培试验可以看出,加入生物质炭A、炭B和炭C后,玉米幼苗对土壤中菲的吸收量都有明显的下降。