高锰酸钾氧化修污染土壤中菲和芘的研究

利用人工污染土壤,研究了高锰酸钾对4种不同土壤中菲和芘的氧化修复效果。结果表明,当高锰酸钾浓度为33.33mmol·L-1时,土壤中菲和芘的氧化去除率达到最大。高锰酸钾氧化去除率不仅与高锰酸钾浓度有关,还与土壤性质和老化时间有关。土壤有机质含量的增加会降低高锰酸钾对土壤中菲和芘的氧化去除率;随着老化时间的增加,高锰酸钾的氧化去除率逐渐降低。老化40d后,4种土壤中菲和芘的氧化去除率显著降低,菲的氧化去除率在14%～67%之间,芘的氧化去除率在61%～84%之间。高锰酸钾氧化前后,4种土壤中有机质含量下降范围为0.77%～9.21%。从土壤有机质含量来看,高锰酸钾氧化修复多环芳烃污染土壤对土壤质量影响较小,具有较好的应用前景。     

黑麦草对多环芳烃污染土壤的修复作用及机制

采用盆栽试验方法,研究了黑麦草(LoliummultiflorumLam)对土壤中菲和芘的修复作用。供试污染土壤中菲和芘的起始浓度分别为0￣456.5和0￣488.7mg·kg-1。结果表明,黑麦草可明显促进土壤中菲和芘的降解。45d后,种植黑麦草的土壤中菲和芘的去除率分别为85.80%￣90.79%和44.32%￣89.21%,均显著高于无植物对照;而残留浓度则比对照约低53.6%和78.3%。修复过程中,尽管黑麦草本身可吸收积累菲和芘,且根和茎叶中菲和芘的含量均随土壤中菲和芘浓度的提高而明显增大,但植物吸收积累并不是黑麦草促进土壤中菲和芘降解的主要原因,其贡献小于0.54%;与微生物对照相比,植物修复效率明显提高,主要是植物促进了土著微生物对土壤中菲和芘的降解作用。     

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。     

油菜-紫花苜蓿混种对土壤中菲、芘的修复作用

 【目的】探讨混种模式下植物对土壤中多环芳烃（PAHs）污染的联合修复、积累效应。【方法】采用盆栽试验法,对比研究油菜、紫花苜蓿在不同栽培模式下对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制。【结果】在试验浓度范围内,混种模式下芘、菲的修复效果明显超过单种模式。油菜、紫花苜蓿联合种植70 d后,土壤中菲、芘平均去除率为75.06%、68.22%,分别比二者单独种植时高出43.26%、40.38%和11.03%、16.29%,强化效果明显。植物本身能够吸收与累积在一定量的菲和芘,累积量与土壤中菲、芘的添加浓度正相关。相同污染水平下,茎叶部积累量低于根部、菲小于芘、混种模式低于单种模式。在植物-微生物系统中,微生物降解、植物-微生物联合效应是菲、芘去除的主要途径,但植物-微生物联合效应是混种模式下强化修复PAHs污染的主要原因。【结论】混种模式能强化PAHs污染土壤的修复效果、减少植物积累、缓解污染风险。     

苏丹草对镉-芘复合污染土壤的修复作用

采用室内盆栽试验,研究了苏丹草对不同浓度镉-芘复合污染土壤的修复作用。结果表明:在试验浓度范围内(芘0~305.47mg·kg-1,镉0~18.11 mg·kg-1)苏丹草未见死亡。苏丹草可以从镉-芘复合污染土壤中吸收镉,土壤中镉的植物去除率介于4.23%~17.88%之间,相同镉浓度条件下,镉植物去除率随着芘添加浓度的增大而显著减小;种植苏丹草可以显著提高土壤中芘的去除率,种植苏丹草的处理中芘的去除率为59.18%~88.46%,而无苏丹草对照组芘去除率仅为12.92%~40.73%;复合污染土壤中镉的添加显著抑制了土壤中芘的去除,且抑制程度随着镉添加浓度的增大而增加。因此,苏丹草对镉-芘复合污染土壤的修复效果受到污染物浓度水平及相互作用的显著影响。     

丛枝菌根对土壤中多环芳烃降解的影响

以菲和芘为多环芳烃(PAHs)代表物,紫花苜蓿(Medicagos ativa L.)为宿主植物,研究了丛枝菌根(AM)对土壤中PAHs降解的影响.供试5种丛枝菌根真菌(AMF)为Glomus mosseae、Glomus etunicatum、Glomus versiforme、Glomus constrictum和Glomusintraradices.土样中菲和芘的起始浓度分别为0~170.6mg·kg-1和66.06mg·k-1.结果表明,PAHs污染土壤中,AMF对紫花苜蓿的侵染状况良好.20~60d,供试5种AMF对土壤中菲的修复效率均在91%以上.与有植物无AMF对照相比,接种AMF后土壤中菲和芘的残留浓度明显降低,其中Glomus mosseae、Glomus versiforme、Glomus constrictura对菲和芘降解的促进效果最好.AM作用下,紫花苜蓿吸收积累对菲、芘降解的贡献率小于1.4%;而接种AMF明显提高了土壤微生物的数量和活性,这应是AM促进土壤中菲、芘降解的-个重要机理.     

不同氧化体系去除污染土壤中多环芳烃的对比研究

采用类Fenton(芬顿)、高锰酸钾、过硫酸钠3种氧化体系去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),在最优实验因素配比条件下,其对污染土壤中PAHs的最高去除率分别为96.5%、94.0%和95.6%。在此基础上,进一步开展放大反应,改变水土质量比为0.6∶1,反应温度为25 ℃,3种氧化体系对PAHs的最高去除率分别为63.2%、72.1%和70.8%。以化学计量的氧化剂需求指数(SOD)评价3种氧化体系对PAHs的氧化效率,结果表明,高锰酸钾体系的氧化效率最高。由经济核算可知,高锰酸钾体系在实验条件下对PAHs污染土壤的修复成本最低。     

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107.5 mg·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 etunic atum使三叶草根际土壤多酚氧化酶活性20～60 d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30 d前有显著差异.AM真菌作用的性质与宿主植物特性有关.     

生物质炭对土壤中PAHs总量及有效性的影响研究

通过24周的土壤培养实验,研究了生物质炭添加量(0.1%、1.0%、2.0%)对土壤中菲和芘的化学可提取总量、挥发量及基于聚甲醛膜(POM)提取的生物有效性含量的影响。结果显示:与对照相比,添加生物质炭使土壤中菲和芘的总量分别下降了15.6%~25.0%和12.8%~30.3%,有效性分别下降了14.7%~37.3%和23.4%~49.8%;培养前6周,添加生物质炭使土壤中菲的挥发量显著减少了70.4%~72.4%,芘的挥发量减少了36.2%~48.9%,此后土壤中菲、芘挥发量趋于稳定,各处理间无显著差异(P0.05)。研究表明,生物质炭在降低土壤中PAHs的总量及有效性含量方面具有剂量效应,但对PAHs挥发量的抑制作用的剂量效应与PAHs的种类有关。     

红树植物秋茄对菲污染沉积物的根际修复研究

利用盆栽试验方法,研究了红树植物秋茄(Kandelia candel(L)Druce)对多环芳烃菲污染沉积物的修复作用.结果表明,在5、10、20、40mg·kg-1菲处理浓度下,菲对秋茄的生长具有抑制作用,沉积物中菲初始浓度越高抑制作用越明显.4个月的修复试验结果表明,与无植物对照相比,种植秋茄能够明显促进沉积物中菲的降解.根际沉积物中菲的去除率为69%～82%,而非根际沉积物中菲的去除率为59%～66.9%.相同污染水平处理下根际沉积物中菲残留浓度低于非根际沉积物,而菲降解菌数量、多酚氧化酶和脱氧酶活性高于非根际沉积物,从而提高了沉积物中菲的降解率.     

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(0～322mg·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.     

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.     

高羊茅(Festuca arundinacea)对土壤中菲和芘的修复作用研究

采用盆栽试验法,研究了高羊茅对污染土壤中菲、芘的去除效果与修复机制.结果显示:在试验浓度范围(0～322 mg/kg)内,植物-微生物系统对土壤中芘、菲的去除效果明显.种植高羊茅60 d后,土壤-高羊茅系统(TD3)对土壤中菲、芘去除率分别为52.82%～82.27%(m=67.96%)、47.27%～75.4%(m=60.06%);平均去除率分别比对照组TD1(无植物,不加NaN_3)高45.41%,41.63%,比对照组TD_2(无植物,加0.1% NaN_3)高62.89%,57.5%.高羊茅能吸收积累土壤中的菲和芘,根部和茎叶部菲、芘含量随土壤中菲、芘浓度的提高而增大;生物浓缩系数随土壤中菲、芘含量的增加而减小,且根部大于茎叶部、芘大于菲.修复过程中,非生物因子、植物积累对菲、芘的去除率分别只有5.07%,0.017%和2.56%,0.11%;微生物降解、高羊茅-微生物间的交互作用对菲、芘的平均去除率分别为19.21%,62.87%和15.87%,57.5%.说明微生物降解作用、植物-微生物交互作用是土壤中菲、芘去除的主要途径.

Abstract：

Pot experiments were carried out to investigate the mechanisms of the removal and accumulation of phenanthrene and pyrene by tall fescue (Festuca arundinacea). The results showed that plantation of tall fescue significantly removed phenanthrene and pyrene from the soils at their initial concentrations of 0 to 322 mg/kg. Sixty days after the plantation of tall fescue, 52.82%～82.27% (m=67.96%)of phenanthrene and 47.27%～75.4% (m=60.06%) of pyrene were removed from the soils of TD3. On the average, tall fescue removed more phenanthrene (by 45.41%) and more pyrene (by 41.63%) from the soils as compared to TD1, and more phenanthrene (by 62.89%) and more pyrene (by 57.5%) from the soils as compared to TD2. The bioconcentration factors (BCFs) for phenanthrene and pyrene tended to decrease with increasing concentrations of these contaminants in soil, the BCFs for pyrene were larger than those for phenanthrene, and the BCFs for phenanthrene and pyrene in the shoots were much lower than those in the roots in the same treatments. Though the plantation of tall fescue markedly enhanced the remediation of phenanthrene and pyrene in soils, contributions of biotic and abiotic factors to phytoremediation process were distinctly different. Abiotic loss and plant accumulation accounted for 5.07% and 0. 017% of the total removal of phenanthrene and for 2.56% and 0. 11% of pyrene from thesoils, respectively. In contrast,an average of 19.21% of the total removal of phenanthrene and 15.87% of pyrene were attributed to the contributions of microbial degradation, and 62.87% of phenanthrene and 57.5% of pyrene to plant-microbial interactions. Microbial degradation and plant-microbial interactions are thus considered to be the main mechanisms of the remediation of soil PAHs pollution.     

芘在土壤中的吸附和解吸行为研究

研究了芘在6种有机质和黏粒含量不同的土壤中吸附和解吸行为。结果表明,各土壤对芘的吸附速率很快,2d即可达到稳态,而芘的解吸速率却很缓慢,出现了解吸滞后现象。Freund lich方程能够很好的拟合6种土壤的吸附等温线,芘在土壤中的吸附自由能变化量为7.02~14.43 kJ.mol-1,表明芘在土壤中的吸附以物理吸附为主。芘在土壤中的吸附常数在0.059~30.966之间,当土壤有机质含量高于1%时,吸附常数与土壤有机质含量成正比,而解吸速率与有机质含量成反比,解吸进行30 d,只有9.84%~54.59%吸附的芘从土壤中解吸;有机质含量低于1%时,黏粒和有机质含量都对土壤的吸附/解吸能力有重要影响。     

植物对镉污染土壤的修复作用

通过对黑麦草、玉米草、苏丹草、狼尾草、紫花苜蓿、白三叶草6种植物在不同浓度镉离子溶液中发芽率的测定,以及6种草生长状况的观察,选择发芽率较高、生长良好的黑麦草、玉米草、苏丹草、狼尾草作为修复重金属镉离子污染土壤的植物。通过比较4种植物在不同浓度镉离子污染土壤中的生长状况及去除率发现,当土壤中的镉离子含量为25 mg/kg时,黑麦草对镉离子的去除率最高,达到79%,但是随着土壤中镉离子浓度的升高,去除率逐渐下降,最后不到20%。玉米草对镉离子的去除率先升后降;苏丹草对镉离子的去除率大致稳定在60%左右;当土壤中镉离子含量为75～100 mg/kg时,狼尾草对镉离子的去除率较高,并且一直稳定在75%左右。因此,目前认为狼尾草、苏丹草对镉离子有很好的耐受能力,可以用于镉离子污染土壤的修复。     

芘在土壤中的吸附和解吸行为研究

研究了芘在6种有机质和黏粒含量不同的土壤中吸附和解吸行为。结果表明,各土壤对芘的吸附速率很快,2d即可达到稳态,而芘的解吸速率却很缓慢,出现了解吸滞后现象。Freund lich方程能够很好的拟合6种土壤的吸附等温线,芘在土壤中的吸附自由能变化量为7.02~14.43 kJ.mol-1,表明芘在土壤中的吸附以物理吸附为主。芘在土壤中的吸附常数在0.059~30.966之间,当土壤有机质含量高于1%时,吸附常数与土壤有机质含量成正比,而解吸速率与有机质含量成反比,解吸进行30 d,只有9.84%~54.59%吸附的芘从土壤中解吸;有机质含量低于1%时,黏粒和有机质含量都对土壤的吸附/解吸能力有重要影响。     

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,在试验浓度范嗣(0-322.06mg·kg-1)内,土壤一苏丹草系统(TR3)对菲、芘的去除效果明显.种植苏丹草60 d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-微生物间的交互效应是土壤中多环芳烃降解的主要途径.     

Fenton氧化对土壤有机质及其吸附性能的影响

利用3种土壤在室内研究了Fenton氧化对土壤有机质含量和组成的影响,以及由此引起的土壤对有机污染物(芘)吸附性能的变化。结果表明,Fenton氧化处理后,土壤有机质含量和组成均发生了改变,总有机质含量下降,其中腐植酸含量降低最多,胡敏素的含量基本保持不变,而富里酸含量有升高的趋势。芘在氧化后的3种土壤中的分配系数(Kd)都有降低;将Kd与土壤有机质各成分进行相关分析研究发现,有机质中胡敏素和腐植酸一起决定有机污染物的吸附行为,其中胡敏素为关键因素。因为土壤有机质各成分的分布不同,所以有机碳含量标化分配系数(Koc)相差很大,特别是在腐植酸含量相对较高的土壤中,由于腐植酸大部分降解为吸附能力小的富里酸,Koc有明显降低,而在腐植酸含量相对较低的土壤中Koc变化不明显。     

蚯蚓在植物修复菲污染土壤中的作用

采用盆栽试验法,研究了蚯蚓(Pheretima sp.)在植物修复菲污染土壤中的作用.结果显示,试验浓度(20.05～322.06mg·kg-1)范围内,蚯蚓活动促进了菲污染土壤中修复植物黑麦草(Lolium multiforum)的生长,其根冠比明显增大.添加蚯蚓72 d后,种植黑麦草的土壤中菲的去除率高达64.35%～93.40%,其平均去除率(80.92%)比无蚯蚓活动的土壤-植物系统(71.57%)提高9.35%,比无植物对照组(22.58%)提高57.34%.各种生物、非生物修复因子中,植物一微生物交互作用对菲去除的平均贡献率(53.56%)最为突出,比无蚯蚓活动时(47.48%)提高6.08%.说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统对土壤菲污染的修复作用.     

高含硫气井井喷事故污染土壤的植物修复研究——以重庆市开县“12·23”特大井喷事故为例

以重庆市开县“12·23”特大井喷事故为例,对高含硫气井井喷污染土壤展开修复研究。首先根据土壤污染程度提出了植物提取修复方案,实施修复后再次测量污染物含量以验证修复方案的效果。结果表明,柳树、杂草等对受污染土壤重金属Zn、Cd的修复效果很好,使其含量降低了近60%;首次发现大黄对环境硫污染的修复效果很好,使硫含量降低约77%;利用植物提取可有效修复高含硫气井井喷污染,为类似事故造成的土壤环境污染的快速修复提供了理论支持。