土壤中多环芳烃的残留形态及植物可利用性研究

论文摘要

防治和修复土壤有机污染、保障土壤环境安全,以实现土壤资源的可持续利用是当前全球关注的一个焦点。土壤中多环芳烃等有机污染物形态及有效性的研究,将为针对性地拟订经济高效的有机污染土壤防治和修复的实用技术提供基础依据。本文评述了土壤中有机污染物形态及生物可利用性研究的现状及进展,以菲、荧蒽、芘为多环芳烃代表物,研究了四种不同地带土壤中多环芳烃的残留形态及有效性；探讨了不同形态PAHs的植物吸收积累作用；分析了根系分泌物对“老化”土壤中多环芳烃的释放影响。主要研究结果如下：(1)研究了“老化”土壤中多环芳烃的残留形态,重点分析有效态PAHs的动态变化。以菲和芘作为多环芳烃代表物,选用四种不同地带性土样,“老化”培养16周后,连续提取法评价土壤中菲和芘的有效态。多环芳烃有效态残留分为可溶态残留和有机溶剂提取态残留,两者含量都因微生物降解作用而随时间降低。相比有机溶剂提取态,可溶态残留在有效态残留中所占比例较大、且更易降解；菲和芘可溶态残留分别占有效态残留的91.4%和71.2%以上,其降解量则分别占有效态降解量的92.1%和76.8%以上。结合态残留占总残留量很小部分。相比微生物降解作用,有效态残留向结合态残留的转化作用对土壤中多环芳烃有效态残留量降低的贡献很小。(2)采用盆栽实验法,研究了高羊茅对不同处理土壤中多环芳烃的吸收积累作用。结果表明,供试土样浓度范围(土样中荧蒽和芘残留含量分别为0.27～92.5和0.18～74.4mg/kg)内,随土样中荧蒽和芘残留含量增大,高羊茅植株内荧蒽和芘的含量明显升高,并且茎叶中含量(荧蒽和芘的最高含量分别为106.3和112.4mg/kg)远低于根(荧蒽和芘的最高含量分别为203.6和231.4mg/kg)。土壤中荧蒽和芘的结合态残留也能被高羊茅吸收积累。但相比于结合态残留,荧蒽和芘的有效态残留更容易被植物吸收。(3)采用批量平衡试验方法,研究了模拟植物根系分泌物(ARE)对老化土壤中不同残留形态菲释放的影响。结果表明,ARE对土壤中菲的解吸作用是个快速动态平衡过程,解吸作用主要在最初的24h内完成。与水相比,40～1000μgC/mL的ARE溶液分别使红壤、棕红壤、棕壤中菲释放量提高了10.1%～45.6%、11.8％～47.3％、12.5％～39.6％。土壤有机质含量是影响菲解吸的重要因素,与解吸率呈负相关。ARE能促进土壤中菲结合态残留的活化,且活化作用随ARE浓度的增加而增强；与水相比,40～1000μgC/mL的ARE溶液分别使红壤、棕红壤、棕壤中结合态残留菲释放量提高了10.0％～33.7％、5.6％～53.3％、25.8％～109.0％。ARE对有机质含量低的土壤中结合态菲的活化作用更为明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 引言
• 2 土壤中有机污染物的形态
• 2.1 可提取态残留
• 2.2 结合态残留
• 2.2.1 土壤中有机污染物结合态残留的形成
• 2.2.2 影响土壤中有机污染物结合态残留形成的因素
• 3 土壤中有机污染物形态转化
• 3.1 土壤中有机污染物结合态残留的释放
• 3.2 土壤中有机污染物的"老化"
• 4 土壤中有机污染物不同形态残留的植物可利用性
• 5 问题与展望
• 6 研究目标及技术路线
• 参考文献
• 第二章 土壤中PAHs残留形态及其转化
• 1 材料与方法
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 实验方法
• 1.3 样品提取及分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 土壤中多环芳烃有效态随时间变化趋势
• 2.2 壤中多环芳烃有效态分级
• 2.3 土壤中多环芳烃有效态的降解
• 2.4 土壤中多环芳烃有效态向结合态的转化
• 小结
• 参考文献
• 第三章 土壤中多环芳烃的植物可利用性
• 1 材料与方法
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 污染土壤制备
• 1.3 实验方法
• 1.4 植物样品中PAHs分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 植物对土壤中荧蒽、芘的积累作用
• 2.2 植物对土壤中荧蒽、芘结合态残留的积累作用
• 2.3 不同处理土样中荧蒽、芘的植物富集系数和积累量
• 小结
• 参考文献
• 第四章 根系分泌物对土壤中菲的活化
• 1 材料与方法
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 供试土样
• 1.3 实验方法
• 1.4 分析方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 ARE对土壤中PAHs释放的影响
• 2.2 ARE对土壤中PAHs结合态残留的活化作用
• 3 小结
• 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 1 总结
• 2 创新点
• 3 展望
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢