苯并[a] 芘污染土壤植物根际修复的研究初探[J].docVIP

苯并[a]芘污染土壤的植物根际修复研究初探 刘世亮1, 2，骆永明2 *，丁克强2，李华2，吴龙华2 1. 河南农业大学资源与环境学院，郑州 450002；2. 中国科学院南京土壤研究所土壤和环境生物修复研究中心，南京 210008 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。研究结果表明，土壤中苯并[a]芘的可提取态wB[a]P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]芘的减少，提高了苯并[a]P在土壤中的降解率，在1、10、50 mg·kg-1苯并[a]芘处理下，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%。黑麦草根际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]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]芘污染的作用。 植物修复黑麦草多环芳烃苯并[a]芘 中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）0-0425-07苯并[a]芘(B[a]P) 是具有5环结构的、世界公认的强致癌性多环芳烃污染物[13]。因此，苯并[a] 芘早被美国环保局列入优先控制有毒有机污染物的黑名单[4]。它常存在于石油污染物中，通过石油开采与运输过程的泄漏、石油污染水灌溉及大气飘尘的沉降等途径进入土壤，由于B[a]P具有较高的辛醇－水分配系数和较高的蒸汽压，在自然环境中很难降解，因此很容易在土壤等环境中积累，造成土壤污染[5]。20世纪80年代初期，谢重阁等[6]报道我国石油污灌区土壤中B[a]P的含量高达29~30 (g·g-1。另有研究人员[7]观察到清灌区土壤中的B[a]P＜10 ng·g-1，而污灌后土壤B[a]P则从100~500 ng·g-1提高至2444~7000 ng·g-1，污染土壤B[a]P的质量分数可高出清洁土壤几十倍，甚至几百倍。严重的B[a]P污染土壤，将会给生态系统和人体健康带来危害。近年来，对B[a]P污染土壤进行修复特别是生物修复已成为国际研究的热点之一。但是，国内外开展的污染土壤清洁技术研究中，对B[a]P污染土壤的生物修复主要集中于微生物降解研究[812]。另外，利用植物及其根际直接或间接的吸收、同化或降解作用对PAHs污染土壤的修复研究也有一些报道[1314]。研究结果表明，植物对PAHs的降解作用主要归功于植物根际的作用，即一方面是由于根际作用增加了微生物降解菌的数量，另一方面是因为植物分泌有机物为微生物共代谢提供了基质底物[15]。Banks等[14]利用酥油草进行了苯并[a]芘污染土壤的降解研究，发现根际可以促进降解，在6个月后降解率可达到50％以上，同时表明植物对土壤中B[a]P归宿的明显影响。Binet[16]等曾利用黑麦草降解3~6环PAHs。研究表明，黑麦草根际对降解包括5环和6环的大部分PAHs有很大的潜力，在对加入的PAHs进行老化处理的土壤中尤为明显。 随着我国人民生活水平的不断提高，人们的饮食结构逐渐从热量型食品转向营养型食品，特别是在我国经济高速发展的长江三角洲地区，对畜产品的需求逐年加大。因而，我国的农业结构得到了重大调整，一个明显趋势是种植业向养殖业转变，对牧草的需求量越来越高。经济的高速发展和农业结构与环境管理的不合理性，区域性环境污染在加剧。一个潜在的新的环境问题是持久性有机污染物对土壤环境的污染。与此同时，一种利用土壤－植物系统来净化修复持久性有机污染物的植物修复技术正在受到青睐。黑麦草是一种多年生的、可以多次收割的草本植物。如果我们能利用需求量日益增加的黑麦草这种牧草植物来修复B[a]P等有机污染物污染土壤，不仅能改善产地土壤环境质量，而且可以缓解对牧草的需求量，同时还能美化产地环境的景观生态，但是，当前对于黑麦草能否忍耐和修复污染土壤中B[a]P的问题尚未有很好的回答，对于用来修复多环芳烃的黑麦草作为牧草的安全性同样没有得到应有的评价。 鉴于这些问题与需求，以及当前黑麦草对土壤中多环芳烃降解的动态过程及其生物学机理在国内外都还缺乏了解的事实，我们选择了代表性的、高毒性的5环多环芳烃B[a]P为目标物，重点研究黑麦草对污染土壤中B[a]P的吸收积累、根际动态变化，并从土壤微生物量的角度探讨了黑麦草根际对B[a]P降解修复的机理，为多环芳烃污染土壤的植物修复技术发展及其安全性评价提供科学依据和技术原理。 供试土壤采自中国科学院南京土壤研究所常熟农业生态实验站内的潜育水耕人为土的表层（0-20 cm