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.     

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.     

植物-菌株联合去除土壤中的芘

从山东省胜利油田某油井附近土壤中筛选出对芘具有较强降解能力的菌株P6,测定其和苜蓿联合培养下对芘的降解情况。结果表明:与单独菌株P6降解芘相比,土壤中种植苜蓿后,芘的去除率得到明显提高(20d时去除率为43.49%)。种植苜蓿后,基质土壤特别是根际土壤中,菌株P6的数量有了较大的提升,且土壤中的过氧化氢酶和多酚氧化酶活性也得到了较大提高。可见,苜蓿除了能吸收芘外,还能通过改善土壤环境,起到强化微生物降解芘的作用。     

高锰酸钾氧化修复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33.33 mmol·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40 d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。     

广玉兰对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用研究

利用盆栽试验方法,在3个多环芳烃污染水平（重度L3）、（中度L2）、（轻度L1）下,研究了广玉兰（Magnoliagrandiflora）对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用。结果表明：（1）植物存在能有效提高PAHs的降解率,特别是促进高环组分的降解;（2）植物存在能显著提高土壤微生物的数量,且植物种植对放线菌的影响最大,真菌次之,细菌最小;（3）植物-微生物间的交互作用、微生物降解是植物-土壤系统修复PAHs污染的主要途径。     

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。     

多环芳烃污染土壤的植物修复研究进展

多环芳烃是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,它不仅降低环境质量还会危害人体健康。植物修复是近年来发展起来的一种利用植物修复环境污染的技术,也是当前生物修复研究领域中的热点,许多实验证明植物能够促进土壤中多环芳烃的去除。植物修复的机理主要包括植物对多环芳烃的直接作用、根际微生物的降解作用和植物与微生物的联合作用,植物修复的效率会受多种环境因素的影响。为此,对植物修复多环芳烃污染土壤的植物筛选、修复机理、影响因素进行了概括,并对国内外近年来植物修复技术在多环芳烃污染土壤修复中的应用、研究成果和存在的一些问题进行了综述。     

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。     

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 sativa L.)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％.     

The Removal and Remediation of Phenanthrene and Pyrene in Soil by Mixed Cropping of Alfalfa and Rape

The mechanisms and efficiencies of the removal and remediation of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） in soils by different planting patterns with rape （Brassica campestris） and alfalfa （Medicago sativa） were studied by pot experiments in a greenhouse. Results showed that the remediation efficiencies under mixed cropping of alfalfa and rape significantly exceeded those under single cropping when the initial concentrations of phenanthrene and pyrene were at 20.05-322.06 mg kg^-1 and 20.24-321.42 mg kg^-1, respectively. After 70 days plantation of crops, the contents of extractable PAHs in soils under mixed cropping were much lower than those under single cropping. About 65.17-83.52% of phenanthrene and 60.09%- 75.34% ofpyrene was removed from the soils under mixed cropping, respectively, which were averagely 43.26 and 40.38% for phenanthrene, and 11.03 and 16.29% for pyren higher than those under single cropping. Alfalfa or rape did absorb and accumulate PAHs from the soils apparently; the PAHs concentrations in plants monotonically increased with the increase of initial PAHs concentrations in soil; the accumulations of PAHs in plants showed following sequence as roots 〉 above parts, phenanthrene 〉 pyrene and single cropping 〉 mixed cropping at same contamination level. Despite the presence of vegetation significantly enhanced the remediation of PAHs in soils, contributions of abiotic loss, plant uptake, accumulation and microbial degradation was much lower than those of plant-microbial interactions in the process of phytoremediation. Thus plant-microbial interactions are the main mechanisms for the remediation enhancement of soil PAHs pollution under mixed cropping models. Results suggested a feasibility of the establishment of multi-species phytoremediation for the improvement of remediation efficiencies of PAHs, which may decrease accumulations of PAHs in crops and thus reduce their risks.     

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。     

黑麦草对苯并[a]芘污染土壤的根际修复及其酶学机理研究

采用室内盆栽试验方法,研究了黑麦草（Lolium multiflorum L.）对多环芳烃苯并[a]芘污染土壤的修复作用。结果表明。土壤中苯并[a]芘的可提取态浓度随着时间延长而逐渐减少,黑麦草加快了土壤中可提取态苯并[a]芘浓度的减少,提高了苯并[a]芘在土壤中的降解率,在1、10、50mg·k^-1苯并[a]芘处理浓度下,黑麦草生长土壤中苯并[a]芘的降解率分别达90．3％、87．5％、78．6％;而没有黑麦草生长土壤中苯并[a]芘的降解率则为79．3％、66。4％、55．6％。黑麦草根系增强了土壤中多酚氧化酶和脱氢酶的活性以及增加土壤中微生物碳的含量,从而提高植物对苯并[a]芘的降解率。植物的地上部也可积累少量苯并[a]芘,但植物对苯并[a磁的吸收不是黑麦草对其修复的主要机制。土壤自身具有修复苯并[a]芘的潜能．种植黑麦草具有强化土壤修复苯并[a]芭污染的作用．     

萘、菲和芘对铜绿微囊藻生长的影响

采用实验室培养铜绿微囊藻(M.aeruginosa)的方法,研究了3种多环芳烃(萘、菲和芘)对铜绿微囊藻生长和光合作用的影响。结果表明,菲对微囊藻生长的影响高于萘与芘,微量萘、芘暴露可对微囊藻生长具有一定的促进作用,而高浓度暴露组均抑制了微囊藻的生长,其比生长速率与暴露浓度显著负相关(P0.05),Pearson相关系数为-0.884～-0.653;高浓度萘、芘暴露对微囊藻的毒性都随着时间的延长而减弱,高浓度菲暴露对微囊藻产生不可逆的毒害作用。菲、芘通过降低微囊藻叶绿素a含量和光合速率抑制微囊藻的生长。     

间混作效果定量评价研究

间混作是耕作学研究的主要内容之一，也是生产中广泛应用的种植模式。在剖析间混作土地当量比的基础上，本文针对间混作群体的特点，对间混作效果定量评价的理论与方法进行了研究，提出了间混作当量的概念、计算公式，对其应用范围及内涵进行了讨论。     

土壤堆制系统中多环芳烃降解作用的研究

用实验室模拟的方法研究了在堆制条件下污染物的初始浓度及堆制材料的C／N质量比对污染土壤中难降解的四环到六环的多环芳烃的降解作用。以超声波萃取－高效液相色谱法对堆制材料中多环芳烃的浓度进行了测定。结果表明，堆制法对6种难降解的多环芳烃都有不同程度的降解作用，降解能力随着环数的增加而降低；多数多环芳烃的去除率随污染物浓度的增加而降低；相同的污染浓度下，堆制材料的C／N质量比为25：1时比40：1时去除率高。在堆制的升温期和高温期，多环芳烃的浓度有所提高，在降温期和腐熟期又有不同程度的降低。