香溪河流域土壤多環(huán)芳烴分布、風(fēng)險評價及植物修復(fù)研究.pdf

1、三峽庫區(qū)土壤作為水陸生態(tài)系統(tǒng)最重要的“匯”，自水利工程建成后，受到航運以及人類活動的頻繁影響，近年來，庫區(qū)多地調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同程度的多環(huán)芳烴（PAHs）污染，但對香溪河流域土壤PAHs污染及其風(fēng)險評價鮮見報道。本論文較系統(tǒng)地研究了三峽庫區(qū)香溪河流域土壤中 PAHs的時空變化特征，分析了土壤主要理化性質(zhì)對PAHs含量的影響，并采用多種源解析方法對香溪河流域土壤PAHs進行來源分析，運用生態(tài)與健康評價模型對土壤中PAHs進行風(fēng)險評價。同時，通過

2、室內(nèi)PAHs脅迫種植試驗，研究了向貧硒土壤施硒后，三葉鬼針草、青葙、莧與荔枝草對高濃度PAHs污染的富集和生理響應(yīng)特征，旨在為重度PAHs污染流域環(huán)境保護和防治提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。主要研究內(nèi)容和基本結(jié)論為：
　?。?）香溪河流域土壤多環(huán)芳烴時空分布特征及相關(guān)性分析
　　于2015年11月至2016年9月對香溪河流域4條樣帶不同特征區(qū)域（上緣、消落帶、沉積物）采樣，測定了土壤中PAHs和基本理化指標(biāo)（pH值、有機質(zhì)、總氮、

3、總磷、Cu、Pb、Cd、Cr等）的含量。結(jié)果表明：冬季PAHs總含量為1546-4945 ng/g，平均值為3308 ng/g；春季PAHs總含量為2197-4185 ng/g，平均值為2952.7 ng/g；夏季 PAHs總含量為1153.2-6871.2 ng/g，平均值為3090.2 ng/g；秋季 PAHs含量為634.6-5599.2 ng/g，平均值為3533.1 ng/g。香溪河流域土壤PAHs四季含量由大到小依次為冬季>

4、夏季>春季>秋季，組分顯示以2-4環(huán)PAHs為主。順著香溪河，樣帶PAHs含量表現(xiàn)為“兩頭高中間低”，從海拔來看各季表現(xiàn)不一，但沉積物含量總體低于消落帶與上緣。四季單體含量以芘、熒蒽與菲為主，7種致癌物表現(xiàn)為夏季>春季>秋季>冬季，其中苯并菲與二苯并[a,h]蒽貢獻最大。相關(guān)性分析可知，PAHs與 pH呈顯著正相關(guān)。
　?。?）香溪河流域土壤多環(huán)芳烴溯源及風(fēng)險評價
　　運用相對豐度法與異構(gòu)體比值法對流域土壤PAHs溯源進行了

5、初步判斷，發(fā)現(xiàn)其來源一致。香溪河夏秋冬三季土壤PAHs主要源于木柴以及石油類混合燃燒源，春季則以石油泄漏源為主。不同海拔土壤PAHs分析可知，上緣與消落帶主要以混合燃燒源為主，沉積物則主要來自石油泄漏源。之后從生態(tài)與健康兩方面對香溪河流域土壤進行風(fēng)險評價，其中生態(tài)風(fēng)險評價方法運用 Bap毒性當(dāng)量模型分析可知，除了蒽的TEQBaP最大值為0.03，遠小于荷蘭土壤允許值（NHL）0.15，其他均大于NHL值，但均小于荷蘭治理精度較高含量值（

6、NML）與我國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。安全閾值模型分析可知，大部分樣點土壤處于偶然風(fēng)險，個別樣點最高風(fēng)險值大于1處于高風(fēng)險等級，主要貢獻因子為苊、芴、菲和苯并菲。健康風(fēng)險評價利用終身致癌風(fēng)險模型（ILCR）進行評價，結(jié)果表明暴露途徑致癌風(fēng)險從大到小表現(xiàn)為：皮膚接觸>土壤誤食>呼吸，四季大部分土壤表現(xiàn)為 ILCR成人>ILCR兒童，且成人春夏兩季上緣、消落帶土壤以及沉積物通過皮膚接觸均存在潛在風(fēng)險。
　?。?）硒對多環(huán)芳烴污染下三峽庫區(qū)

7、適生植物三葉鬼針草生理生態(tài)響應(yīng)
　　以三葉鬼針草為指示植物，采用盆栽試驗，研究了在不同濃度柴油（0、0.5、2、8 g/kg）脅迫下施硒對葉片光合色素、光合參數(shù)和葉綠素?zé)晒馓匦缘鹊挠绊憽＝Y(jié)果顯示：（1）柴油脅迫導(dǎo)致兩組總?cè)~綠素均呈下降趨勢，且無硒植物組降幅大于加硒植物組，加硒植物組重度脅迫降幅減少最大為12.1％。（2）加硒植物組與無硒植物組的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm

8、）、PSⅡ潛在活性（Fv/F0）、天線轉(zhuǎn)化效率（Fv＇/Fm＇）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ФPSⅡ）隨柴油脅迫濃度升高而降低，降幅表現(xiàn)為加硒植物組＞無硒植物組，而非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）呈上升趨勢，兩組胞間CO2濃度（Ci）、氣孔限制值（Ls）變化趨勢近似，均在輕度脅迫前Ci下降，Ls上升，中度脅迫后與之相反。研究結(jié)果表明，加硒植物組的光合色素、光合作用和葉綠素?zé)晒馓匦允懿裼兔{迫影響小于無硒植物組。因此通過向低硒土

9、壤添加硒素，可提高三葉鬼針草對重度柴油污染的耐受性，有利于庫區(qū)生態(tài)恢復(fù)。
　　（4）四種香溪河消落區(qū)優(yōu)勢物種對菲、芘復(fù)合脅迫下土壤修復(fù)機理
　　針對香溪河流域單體菲與芘含量高的現(xiàn)狀，通過土培萌發(fā)當(dāng)?shù)剡m生植物三葉鬼針草、青葙、莧以及荔枝草等，篩選兩種優(yōu)勢物種進行盆栽試驗，分析對比PAHs在土壤中降解情況以及對植物生長影響，同時探究施硒能否提高植物對重度PAHs污染的抗逆性。結(jié)果表明：（1）20天四種種子萌發(fā)后土壤菲降解率由大到

10、小依次為三葉鬼針草>青葙>莧>荔枝草，硒處理后青葙降解率提高最大為16.14%，由發(fā)芽率與總根長可知，青葙最具優(yōu)勢；（2）高濃度菲與芘對青葙與三葉鬼針草表現(xiàn)明顯光抑制，且均主要為氣孔導(dǎo)度降低所致，同時發(fā)現(xiàn)施硒后，青葙通過提高葉綠素含量，三葉鬼針草增加氣孔導(dǎo)度，來緩解光抑制；（3）青葙與三葉鬼針草富集系數(shù)分別為0.29-0.54，0.22-0.49，青葙富集效果較好，然而施硒后三葉鬼針草富集系數(shù)增加量大于青葙，同時發(fā)現(xiàn)非生物降解與微生物單