蚯蚓對PAHs污染土壤植物修復的強化效應研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是環(huán)境中普遍存在的一類持久性有機污染物，水溶性差、化學性質(zhì)穩(wěn)定，主要由工業(yè)生產(chǎn)中有機材料的不完全燃燒產(chǎn)生，具有強烈的“三致”效應。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，PAHs在土壤中呈不斷累積的趨勢。土壤中PAHs可以由植物根系吸收進入植物體，并通過食物鏈在人體中富集，嚴重危害了土壤生態(tài)安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。土壤PAHs污染修復已成為環(huán)境領域的熱點和難點問題。其中，利用植物

2、修復(playtoremediation)安全有效的去除土壤PAHs污染受到了眾多學者的關注。目前，大量研究探討了耐性植物對PAHs降解的促進作用，而結合土壤動物對土壤—植物系統(tǒng)PAHs降解效果的強化作用卻鮮見報道。 蚯蚓，作為典型的土壤動物，被稱之為“改良土壤的能手”。有研究證實蚯蚓一方面可以改善土壤結構和肥力、促進植物根系生長，另一方面可通過體外分泌物和蚓糞提高土壤微生物的數(shù)量和活性，從而促進土壤污染物的降解。蚯蚓已被成功

3、運用于城市生活垃圾、營養(yǎng)鹽類、重金屬污染的修復中。為了解蚯蚓對土壤—植物系統(tǒng)中PAHs降解的促進作用，探索蚯蚓對土壤PAHs污染的修復效應，本文以菲、芘作為多環(huán)芳烴的代表物，人工模擬不同污染水平土壤，進行了一系列培養(yǎng)和盆栽實驗，主要研究(1)不同植物對土壤PAHs污染修復效果的種間差異，優(yōu)選高效修復植物。(2)蚯蚓在PAHs污染土壤中的耐受性。(3)蚯蚓對土壤—植物系統(tǒng)中PAHs降解的強化效應。主要結果如下： 1．黑麥草（Lo

4、liunmulti florum．L)、甘監(jiān)(Brassica oleracea L．)、蘇丹草(Sorghum vulgare L)、白三葉(Trrifolium repens L)、紫花苜蓿(Medicago sativa L．)、油菜(Brassica campestris L．)均能在80mg.kg-1菲、芘污染土壤中正常生長。不同植物對菲、芘的耐受性不同。種植植物60d后，菲能促進大部分植物生長，添加菲的土壤處理中黑麥草、甘藍

5、、蘇丹草、白三葉、紫花苜蓿單株總生物量(干重)分別較未添加菲的對照處理高31％、41.82％、36.02％、13.86％、25.83％，僅油菜單株總生物量下降6.43％；芘能抑制大部分植物生長，添加芘的土壤處理中甘藍、蘇丹草、白三葉、紫花苜蓿、油菜單株總生物量分別較未添加芘的對照處理低4.83％、13.94％、6.44％、38.39％、51.46％，僅黑麥草單株總生物量(干重)增加62.21％。菲、芘對6種供試植物生長過程中干物質(zhì)在地上

6、、地下的分配未產(chǎn)生明顯影響(n=25，P＞0.05)，其中蘇丹草的根冠比最大，大約為0.3。 2．在80mg.kg-1菲、芘污染土壤中，供試6種植物對土壤菲、芘降解均有明顯促進作用。經(jīng)過60d的植物種植，未種植植物的對照處理中菲、芘降解率僅為23.01％和17.78％。種植了黑麥草、甘藍、蘇丹草、白三葉、紫花苜蓿、油菜的污染土壤中菲的降解率分別高達62.7％、45.72％、76.25％、76.56％、57.8％、26.48％，

7、較無植物對照處理高39.69％、22.71％、53.24％、53.55％、34.79％、3.47％。以蘇丹草和白三葉修復效果最好；芘的降解率分別為47.8％、42.66％、65.26％、48.74％、46.55％、23.56％，較無植物對照處理高30.06％、24.88％、47.48％、30.96％、28.77％、5.78％，以蘇丹草修復效果最好。相同污染水平下，菲降解率較芘高，說明芘較菲更難降解。 3．環(huán)毛蚓(Phereti

8、ma sp．)對PAHs污染有一定的耐受力。在0mg.kg-1-320mg.kg-1菲、芘污染土壤中，蚯蚓成活率100％，蚯蚓在菲各污染水平下的生物濃縮系數(shù)(BCFs)為0.339、0.245、0.200、0.218、0.214，芘各污染水平下的BCFs為0.671、0.442、0.357、0.266、0.220。PAHs濃度越高，蚯蚓對其的生物濃縮系數(shù)越小。菲、芘對環(huán)毛蚓生長有一定的抑制作用，與未添加菲、芘的對照處理相比，蚓鮮重分別下

9、降7.09％-25.19％、6.79％-27.83％。隨著土壤中PAHs濃度增加，環(huán)毛蚓蚓鮮重下降，呈負相關關系。本實驗中，蚯蚓對土壤系統(tǒng)中菲、芘降解有一定的促進作用，但作用效果不顯著(n=15，p＞0.05)。在0mg.kg-1-320 mg.kg-1菲、芘污染土壤中，接種蚯蚓處理中菲、芘降解率分別較未接種蚯蚓處理高0.76％-3.32％和0.45％-2.24％，隨著污染物濃度的增加，蚯蚓對菲、芘降解的促進作用減小。 4．在

10、土壤—蘇丹草系統(tǒng)中，相同菲、芘污染水平下，蚯蚓活動促進了蘇丹草生長，接種蚯蚓處理蘇單草生物量較未接種蚯蚓處理分別高14.41％-25.91％和14.39％-23.9％：蚯蚓通過促進蘇丹草生長、提高植物根際微生物活性，強化了植物對PAHs污染土壤的修復效果：接種蚯蚓的污染土壤處理中菲、芘殘留濃度低于未接種蚯蚓；接種蚯蚓處理中菲、芘降解率較未接種蚯蚓處理分別高4.20％-9.76％和3.69％-9.38％。蚯蚓活動對菲、芘降解的促進作用與蘇