多环芳烃（菲）污染土壤禾本科/豆科植物间作修复效应及其机制

论文摘要

多环芳烃（PAHs）是环境中普遍存在的一类持久性有毒有机污染物。大量研究证实,多环芳烃具有慢性毒性和致癌、致畸、致突变的“三致”作用,已引起各国环境科学工作者的广泛关注。环境中超过90%的PAHs残留在土壤里,因此,PAHs（?）亏染土壤的修复已成为环境领域的研究热点。禾本科／豆科植物间作相对于单作优势明显。为此,本文通过温室培养、室内分析和电生理试验探讨禾本科／豆科植物间作修复PAHs污染土壤的效果及其相关机制,为植物间作技术应用于PAHs污染土壤的工程实践提供理论依据与技术支持。小麦／苜蓿间作和黑麦草／苜蓿间作修复多环芳烃菲污染土壤的温室盆栽试验观察到5和50mg·kg-1（?）亏染水平没有明显抑制植物生长。小麦／苜蓿间作和黑麦草／苜蓿间作对土壤中菲的去除效果均好于相应单作处理,最高去除可达99.50%。小麦／苜蓿间作促进了小麦和苜蓿对菲的吸收,因此,小麦／苜蓿间作并不能在修复土壤的同时,进行小麦的安全生产。黑麦草／苜蓿间作也促进了黑麦草和苜蓿对菲的吸收,因而此体系是一种有实际应用价值的植物间作修复体系。小麦／苜蓿间作修复过程中及修复后土壤理化性质的分析表明了种植植物明显提高了菲污染土壤pH,最大升高幅度可达0.61；相同菲污染水平条件下,间作处理土壤pH与单作处理差异不显著。土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、阳离子交换量和速效钾由于生物的分解作用和植物的吸收利用都随处理时间延长而下降。小麦苜蓿间作加速了它们的消耗,降低幅度为5.24%-57.85%,较单作多消耗6.29%-39.09%,尤其是促进了土壤碱解氮、速效磷的消耗,最高可达57.85%。因此,小麦／苜蓿间作修复菲污染土壤时,应注意氮、磷肥的施用。采用小麦水培和电生理试验研究了小麦根系对PAHs的吸收机制。结果表明,小麦根系吸收菲时,细胞膜电位会出现去极化—复极化—超极化现象。在菲溶解度（0-1.2mg·kg-1）范围内,随着浓度的升高,膜电位的去极化程度越高。在pH（4.5-6.0）梯度情况下,低pH能引起小麦吸收更多的菲,导致更强的去极化。钒酸盐和2,4-二硝基苯酚（DNP）不仅抑制小麦对PAHs的吸收,而且抑制了膜电位去极化程度。所有这些说明依赖质子泵驱动的H+-PAHs共运方式参与了植物根系对：PAHs的主动吸收。植物根系形态和根系成分与PAHs吸收的关系试验表明,小麦根系形态参数越大,其对菲的吸收也越多；大豆的根系参数相较于小麦、胡萝卜、黑麦草有优势,其吸收菲的量也最多。这说明植物根系吸收菲受根系形态参数的影响。大豆和胡萝卜的根系脂肪含量明显的大于小麦和黑麦草,黑麦草根系脂肪含量仅为大豆的13.22%。大豆和胡萝卜对菲的吸收也高于黑麦草和小麦。这表明植物根系吸收菲也受到根系成分（特别是脂肪）的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 多环芳烃污染土壤禾本科/豆科植物间作修复研究（代文献综述）
• 摘要
• 1 引言
• 2 多环芳烃的概述
• 2.1 多环芳烃的结构
• 2.2 多环芳烃的性质
• 2.3 多环芳烃的来源与分布
• 2.4 多环芳烃的环境毒性
• 3 多环芳烃污染土壤的修复
• 3.1 物理修复
• 3.2 化学修复
• 3.3 微生物修复
• 3.4 植物修复
• 4 间套作修复
• 4.1 间套作修复概述
• 4.2 间套作修复的优点
• 4.3 间套作体系在污染土壤修复中的应用研究
• 5 研究目的和内容
• 参考文献
• 第二章 菲污染土壤禾本科/豆科植物间作修复效应
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计
• 1.3 土壤和植物中菲的测定
• 1.4 数据分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 小麦/苜蓿间作修复效应
• 2.2 黑麦草/苜蓿间作修复效应
• 3 小结
• 参考文献
• 第三章 小麦/苜蓿间作条件下菲污染土壤理化性质的动态变化
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计
• 1.3 土壤理化性质分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 土壤pH
• 2.2 土壤有机质
• 2.3 土壤全氮和碱解氮
• 2.4 土壤全磷和速效磷
• 2.5 土壤阳离子交换量和土壤速效钾
• 3 小结
• 参考文献
• +-PAHs共运吸收假设的验证'>第四章 H⁺-PAHs共运吸收假设的验证
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 小麦苗的培育
• 1.3 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 菲吸收过程中小麦细胞膜电位的变化
• 2.2 菲浓度对膜电位去极化的影响
• 2.3 pH对菲吸收与膜电位去极化的影响
• 2.4 抑制剂对去极化的影响
• 3 讨论
• 4 小结
• 参考文献
• 第五章 植物根系的形态和成分与PAHs吸收的关系
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 供试植物
• 1.2 实验设计
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 根系形态与菲吸收
• 2.2 植物根系成分与菲吸收
• 3 小结
• 参考文献
• 全文结论
• 论文创新点
• 展望
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢