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。     

甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复作用

通过盆栽试验方法,选择经济作物甜菜和牧草类黑麦草、苏丹草、香根草为供试植物,研究了甜菜与3种牧草分别间作及各自单作对多环芳烃（PAHs）菲、荧蒽、芘和苯并[a]芘污染土壤修复作用。结果显示：经6个月连续两茬种植试验后,所有种植植物的处理中土壤PAHs的去除率均高于无植物种植组,间作种植土壤PAHs的去除率高于单作,黑麦草、苏丹草、香根草与甜菜间作对土壤PAHs的去除率分别达到84.85%、79.96%、84.11%;在土壤污染条件下,间作模式更有利于甜菜生长;种植植物增强了土壤中多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性,间作模式下二者活性高于单作4.37%~43.07%,过氧化氢酶较多酚氧化酶对PAHs土壤污染更敏感,可作为关键酶用于评价土壤PAHs污染状况。在不影响农业生产的前提下,修复植物牧草和经济作物甜菜间作种植模式显著提高了土壤PAHs的降解率。     

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。     

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。     

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。     

植物间作下根际微生物和土壤酶与土壤多氯联苯（PCB）降解的关系

以大豆、黑麦草和南瓜为材料,采用盆栽实验,研究了3种植物的单作和相互间作的不同种植方式对多氯联苯污染土壤的根际修复效应与机理。结果表明：（1）PCB去除率与土壤蛋白酶和磷酸酶活性均呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.878和0.929（P〈0.01）,推测这两类酶可能参与了PCB的生物降解过程;（2）PCB去除率与土壤真菌密度呈显著相关（r=0.797）,而PCB去除率与土壤细菌及放线菌密度相关不显著;（3）在本实验条件下,微生物因素对土壤PCB的降解起主导作用,非灭菌土处理的土壤PCB去除率比灭菌土相对应的对照高出17.7%~30.75%;（4）根系分泌物能显著强化微生物的降解功能,添加黑麦草和大豆根系分泌物处理的土壤PCB去除率分别比只加营养液的对照高出21.4%和24.9%。     

混合菌群强化去除泥浆体系中菲、芘的效果及影响因素

通过室内泥浆体系模拟试验,研究了混合微生物菌群(嗜热菌和多环芳烃特异性降解菌),在40℃条件下(两类微生物均能较快生长繁殖),对泥浆体系中代表性多环芳烃菲、芘的去除效果及其影响因素(水土比,葡萄糖、淀粉、水杨酸及其浓度)。结果表明:泥浆体系中混合微生物菌群对多环芳烃的去除效果显著(P0.01),单日菲去除率最大可达20.0%,芘达15.3%。随着反应进程的进行,菲和芘的去除率提高,去除速率则逐步降低,菲的半衰期1.8天小于芘4.9天,因此菲的去除较芘更快。试验得到该泥浆体系中混合微生物菌群去除多环芳烃最合适的水土比为2︰1,碳源为葡萄糖,浓度TOC_(葡萄糖):TOC_(PAHs)为2︰1。该研究结果可为泥浆体系中混合微生物菌群强化修复多环芳烃污染土壤的技术研发提供理论基础和技术支撑。     

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。     

六种野草对土壤中菲的降解研究

研究了六种野草对菲污染土壤的修复作用和降解途径。通过60 d的温室盆栽试验,观察到:对菲浓度为100 mg kg-1的污染土壤,六种野草表现出了不同的去除能力:狐尾草>狗尾草>蟋蟀草>稗草>高羊茅>碱蓬。其中种植狐尾草、狗尾草、蟋蟀草的菲污染土壤菲去除率分别达到了:81.53%,78.02%和76.01%,碱蓬仅为42.86%。利用GC-MS联用仪初步研究了菲的降解途径,结果表明:菲主要按照邻苯二甲酸途径进行降解,降解产物主要有:长链正代烷烃、邻苯二甲酸酯类、长链正代醛和长链有机酸。中间产物最终进入TCA循环,降解为二氧化碳和水。     

铅锌矿区污染土壤微生物活性研究

通过野外调查和采样分析，研究了浙江衢州铅锌矿区土壤的微生物、土壤酶活性及植物重金属积累特性。结果表明：矿区污染区土壤Ph、Zn、Cd、Cu全量的平均值分别是对照土壤的267．8倍、132．6倍、41．8倍、17．0倍。矿区植物体内重金属含量与土壤重金属全量和有效态含量呈显著正相关。矿区土壤随着重金属含量的增加，土壤微生物生物量碳逐渐降低，而土壤基础呼吸、微生物代谢商则升高，矿区中心污染土壤微生物生物量碳只有对照土壤的72％，而基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1．6倍和2．3倍。铅锌矿口附近污染区土壤酶活性较低，对照土壤的各种酶活性最高。其中土壤脱氧酶的活性变化最大，作为矿区重金属污染的指标更灵敏。     

玉米草（Zea Mexicana）与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术测定了土壤中微生物群落的变化。结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%。种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性。PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前土壤相比发生了较大的变化。     

菲在黑麦草种植土壤中的降解及其对土壤酶的影响

研究了种植黑麦草对土壤中3环多环芳烃菲的动态降解作用。结果表明,黑麦草可以促进土壤中菲的降解,在75 d的盆栽试验里,种植黑麦草土壤中菲的可提取浓度明显低于不种植土壤（p<0.05）。在菲浓度为5 mg kg^-1、50 mg kg^-1、200 mg kg^-1的3种处理中,种植黑麦草壤中菲的降解率分别为81.07%、90.35%、84.94%,而不种植土壤中菲的降解率分别为75.34%、86.62%、67.60%。种植黑麦草增强了土壤中多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶的活性以及增加土壤中微生物生物量碳的含量,即提高了土壤中生物活性,从而促进了土壤中菲的降解率。不同浓度菲处理,土壤中生物活性存在明显差异,高浓度菲(200 mg kg^-1)对土壤中生物活性产生较强的抑制作用,影响土壤中生物对菲的降解作用,从而揭示了植物促进菲降解的生物学及酶学机理。黑麦草对土壤中多环芳烃有较强的忍耐性,但过高的菲浓度对黑麦草的生长有影响。     

多环芳烃污染土壤表面活性剂清洗及生物柴油强化

针对某焦化厂内高浓度多环芳烃污染土壤,以烷基苷（APG）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和曲拉通X-100（TX100）为表面活性剂代表物,采用静态平衡法和高效液相色谱分析,探索采用单一及混合表面活性剂清洗修复多环芳烃污染土壤,并考察生物柴油对多环芳烃去除效果的影响。结果表明,单一表面活性剂对土壤中多环芳烃去除率顺序为SDBS〉APG〉TX100。APG／SDBS混合处理及TX100/SDBS为9：1混合处理提高了土壤中多环芳烃去除率,而APG／TX100混合处理没能提高多环芳烃去除率。生物柴油对TX100及TX100／SDBS去除多环芳烃效果没有明显提高,对APG及APG/TX100去除多环芳烃略有提高。当APG／SDBS为9：1时,生物柴油可以使多环芳烃去除率从（63．3±2．0）％提高到（75．6±2．0）％。单一表面活性剂、混合表面活性剂、及表面活性剂-生物柴油乳液对多环芳烃各组分去除率比较类似,对菲的去除率最高,茚并[1,2,3-d]芘次之,其余相对较低。因此,建议采用APG／SDBS＋生物柴油的混合体系对高浓度多环芳烃污染土壤进行修复。     

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（20.05-322.06 mg.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-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。     

GFP叶绿体转化烟草茎叶降解对土壤微生物数量及土壤酶活性的影响

以GFP叶绿体转基因烟草及对照烟草（非转基因烟草）为材料,在实验室条件下研究了叶绿体转基因烟草及对照烟草（非转基因烟草）在茎叶降解过程中及完全降解后对土壤微生物主要类群（细菌、真菌、放线菌）的影响,并对相关的土壤酶活性进行了分析。结果表明,在烟草茎叶降解过程中及完全降解后：（1）叶绿体转基因烟草及对照烟草（非转基因烟草）对微生物的数量影响不显著;（2）土壤微生物总量相比为细菌〉放线菌〉真菌;（3）叶绿体转基因烟草茎叶降解对土壤酶活性没有显著影响;（4）GFP基因没有水平转移到土壤微生物基因组中。以上结果显示GFP叶绿体转化烟草茎叶降解对土壤微生物数量及土壤酶活性没有显著的影响。     

聚丙烯酸盐对长期重金属污染的矿区土壤的修复研究（Ⅱ）——对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响

采用盆栽试验方法研究了聚丙烯酸盐对SDomingos金矿区重金属污染土壤的修复作用。在《聚丙烯酸盐对长期重金属污染土壤的修复研究（I）》^[30]（以下简称研究I）中聚丙烯酸盐的应用显著提高了土壤持水能力和土壤的pH,同时土壤中水溶性重金属的含量也比对照显著降低,从而使果园草Orchardgrass（Dactylis glomerata L．cv．Amba）的生物量得到显著增加。为更全面地说明聚丙烯酸盐在该重金属污染土壤修复上的作用,进一步探讨了聚丙烯酸盐对重金属污染土壤微生物属性的影响。结果表明,土壤细菌数量随聚丙烯酸盐水平的增加而增加,不同处理之间差异显著（P≤0．05）;与对照相比,聚丙烯酸盐处理的真菌数量显著增加（P≤0．05）,但随着聚丙烯酸盐水平的增加而显著降低（P≤0．05）,这可能是由于0．4％和0．6％的聚丙烯酸盐处理土壤pH显著提高所导致的。因此使用微生物数量评价土壤质量时,细菌比真菌表现更突出。使用聚丙烯酸盐修复的土壤脱氢酶、磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶和纤维素酶的活性均比对照显著增加（P≤0．05）,而脲酶活性的下降则可能是由于聚丙烯酸盐带来大量的铵态氮产生的抑制作用所致。综合研究I中的结果,聚丙烯酸盐不仅可以改善重金属污染土壤的理化性状而且对于土壤微生物属性也有显著的改善作用。从果园草生物量来看,0．4％聚丙烯酸盐的用量对该污染土壤的修复具有实践应用价值。     

不同磷肥水平下丛枝菌根菌对玉米修复芘污染土壤的影响

盆栽试验研究了不同磷肥水平下接种丛枝菌根菌（Arbuscular mycorrizal fungi,AMF）对玉米修复芘污染土壤的影响。结果表明,在施磷水平为20和80 mg/kg条件下,50 mg/kg芘处理土壤中丛枝菌根菌能够正常侵染玉米根系,侵染率没有显著变化;土壤芘污染对玉米的生长有抑制作用,缺磷土壤中施磷能够缓解土壤芘对玉米生长的抑制作用。培养60 d后,高磷（80 mg/kg）和低磷（20 mg/kg）条件下,玉米接种AMF处理土壤芘残留浓度分别比相应的不接种处理降低了38%和35%,比相应无玉米的对照处理降低了53%和58%。表明玉米接种混合AMF能够显著降低土壤芘残留浓度,促进土壤芘的去除。与P 20 mg/kg处理相比,P 80 mg/kg处理玉米接种及不接种AMF的土壤芘残留浓度分别降低了16%和19%,表明缺磷土壤中施磷对玉米及菌根玉米去除土壤芘均有一定促进作用。土壤微生物碳量与土壤芘的去除率显著正相关,接种AMF和P 80 mg/kg处理均能够显著增加土壤微生物碳量,因此土壤微生物数量的增加可能是其促进土壤芘的去除的重要原因。     

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。     

甜菜牧草体系对土壤中种邻苯二甲酸酯的修复研究

通过室内盆栽试验,研究了甜菜与黑麦草、苜蓿、苏丹草分别间作及4种植物各自单作对土壤中邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）和邻苯二甲酸（2-乙基己基）二酯（DEHP）4种邻苯二甲酸酯类（PAEs）的植物修复效果。结果表明：与空白对照相比,种植植物的修复效果更好;苜蓿单作与间作都有较好的修复效果,其中甜菜/苜蓿间作PAEs的去除率最高,可达66.48%;植物单作与间作相比,间作的修复效果高于单作,间作增强土壤中过氧化氢酶和磷酸酶的活性,从而促进了根际微生物对PAEs的降解;就单一污染物来说,DBP和DEHP在污染土壤和植物茎叶中的浓度较其他两种污染物高,两者在土壤中的去除率也较高,其中DEHP为最高,均可达50%以上,DBP的去除率也在40%以上;DEHP在植物茎叶中的生物富集系数明显较低,且单作低于间作,而DBP和BBP的生物富集系数较高。可选择苜蓿作为土壤中PAEs修复的一种高效修复植物,植物间作相对于单作有更好的修复效率,也可更高效地利用土地资源,因此可优先选择作为植物修复的一种种植模式。     

改进型和传统型复合垂直流人工湿地的净化效果研究

通过构建传统型复合垂直流人工湿地系统（IntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IVFCWS）和改进型复合垂直流人工湿地系统（ImprovedIntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IIVFCWS）,并在其中分别种植彩叶草-太阳草（Coleusblumei-Toninafluviatilis：CT）和美人蕉-大水剑（Cannaindica-Acoruscalamus：CA）,以无植物人工湿地系统为对照,比较研究不同植物组合下两种构型的人工湿地系统对生活污水的净化效果。结果表明,IIVFCWS对CODCr、NH4＋-N、TN的净化效果显著优于IVFCWS,而对TP的去除效果则是IVFCWS较IIVFCWS强。有植物的人工湿地系统去除污染物的效果较无植物的对照系统好,其中彩叶草-太阳草组合湿地系统的去除效果较美人蕉-大水剑组合的强,分别为：CODCr的平均去除率在80．8％-52．8％之间;NH4-N的去除率在93．6％-52．3％之间;TN的去除率在96．4％～67．6％之间,TP的平均去除率均达93．6％以上。