PAHs对4种绿化树种盆栽土壤微生物和酶的影响

论文摘要

多环芳烃（PAHs）是由两个或两个以上苯环稠和而成的具有生物可积累性的持久性有机污染物,在环境中普遍存在。近年来随着人口的增长,城市及工业化进程的加快,PAHs污染严重威胁着人类的健康和生态系统的平衡。樟树（Cinnamomum camphora）、广玉兰（Magnolia grandiflora）、栾树（Koelreuteria bipinnata）、马褂木（Liriodendron chinense）是我国南方城市重要的绿化树种,在城市园林绿化中广泛应用,具有广阔的开发前景。本文采用室内盆栽实验,利用柴油设置0g·kg-1 （CK）,2g·kg-1（L1）,10g·kg-1（L2）和50g·kg-1（L3）模拟PAHs浓度梯度,对盆栽的1年生樟树、广玉兰、栾树、马褂木幼苗土壤微生物和酶对PAHs的响应进行为期一年的研究,结果可为南方城市PAHs污染修复优良绿化树种的筛选提供理论依据。（1）4个树种土壤中PAHs含量在同一时期随着PAHs初始浓度的增大呈上升趋势。随着时间的延长,同一种处理土壤中PAHs含量逐渐减少。通过对土壤PAHs含量与时间的回归分析,得出樟树对PAHs的去除效果最好,其次是广玉兰、栾树,马褂木去除PAHs所用时间最长。樟树、广玉兰、栾树、马褂木幼苗土壤中PAHs去除并达到土壤清洁环境质量标准,理论上分别要用938天、1201天、1410天、1506天。（2）4个树种土壤微生物区系组成以细菌占优势,放线菌次之,真菌最少。土壤微生物种群数量受PAHs含量、植物类型、时间等因素的影响。樟树和广玉兰幼苗污染处理土壤中细菌、真菌、放线菌和微生物总数都低于对照。栾树幼苗污染处理土壤中细菌、微生物总数高于对照,马褂木幼苗污染处理土壤中细菌、微生物总数则低于对照。栾树和马褂木幼苗污染处理土壤真菌数量高于对照；放线菌数量都表现为L1>CK>L2>L3。4个树种对照土壤中细菌和微生物总数随时间的变化都是从10月到翌年4月逐渐增加,4月到10月不断减少,4月细菌数量最多；污染处理土壤细菌和微生物总数呈现峰值提前或滞后现象,主要出现在1月或7月。樟树、马褂木、广玉兰对照土壤中真菌数量随时间的变化趋势与细菌相同；栾树对照土壤真菌数量1月份最多。4个树种对照土壤中放线菌数量在1月份均出现峰值,而污染处理峰值出现在4月份。（3）土壤酶活性因PAHs含量、植物类型、时间等的不同而有所差异。广玉兰、栾树、马褂木幼苗土壤中过氧化氢酶活性表现为污染处理高于对照,樟树幼苗表现为L3=CK>L1>L2。4个树种幼苗污染处理土壤磷酸酶活性均表现为高于对照。广玉兰和栾树幼苗污染处理土壤中多酚氧化酶活性低于对照,樟树表现为L1>CK>L2>L3,马褂木为L2>L1>CK>L3。对照土壤中过氧化氢酶活性随时间的变化呈单峰曲线,峰值出现在7月份；马褂木呈双峰曲线,峰值出现在1月和7月。污染处理土壤中过氧化氢酶活性呈双峰曲线,峰值出现在1月份和7月份；广玉兰和马褂木L3处理呈单峰曲线,7月份出现峰值。樟树和广玉兰幼苗对照土壤磷酸酶活性随着时间的延长呈下降趋势；栾树和马褂木则是从2006年10月到翌年4月降低,4月到7月逐渐回升后又呈下降趋势。各树种污染处理土壤磷酸酶活性也呈先下降后上升再下降的趋势,1月份和4月份是变化趋势转折点；栾树低浓度污染1月到7月变化小,高浓度污染逐渐降低。（4）土壤微生物、酶和PAHs之间的相关性因植物种类的不同而有所差异。真菌和放线菌与PAHs均呈显著负相关,磷酸酶与PAHs都呈显著正相关,因此建议可将真菌、放线菌、磷酸酶作为土壤PAHs污染评价的生物指标。此外,磷酸酶、多酚氧化酶与微生物种群数量关系密切。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 多环芳烃
• 1.1.1 PAHs及其理化性质
• 1.1.2 PAHs的环境行为
• 1.1.3 PAHs的危害
• 1.1.4 PAHs污染修复技术
• 1.2 植物-土壤系统中微生物与PAHs降解的关系
• 1.2.1 土壤微生物对PAHs的降解
• 1.2.1.1 降解PAHs的微生物
• 1.2.1.2 微生物对PAHs的降解机理
• 1.2.2 植物对微生物降解PAHs的作用
• 1.2.2.1 植物根系对微生物降解PAHs的影响
• 1.2.2.2 植物类型对微生物降解PAHs的影响
• 1.3 植物-土壤系统中酶与PAHs降解的关系
• 2 研究目的和意义
• 3 试验地概况和研究方法
• 3.1 试验地概况
• 3.2 主要仪器和试剂
• 3.2.1 主要仪器
• 3.2.2 实验药品和试剂处理
• 3.3 试验材料
• 3.4 实验设计方案
• 3.5 测定方法
• 3.5.1 土壤PAHs的定性与定量分析
• 3.5.2 土壤理化性质的测定
• 3.5.3 土壤微生物数量的测定
• 3.5.4 土壤酶活性的测定
• 3.6 数据处理
• 4 结果与分析
• 4.1 不同树种土壤中PAHs含量的变化
• 4.2 不同树种土壤微生物对PAHs的响应
• 4.2.1 土壤中微生物总数的变化
• 4.2.1.1 微生物总数对不同浓度PAHs的响应
• 4.2.1.2 微生物总数的时间动态变化
• 4.2.2 土壤中细菌的数量变化
• 4.2.2.1 细菌对不同浓度PAHs的响应
• 4.2.2.2 细菌数量的时间动态变化
• 4.2.3 土壤中真菌的数量变化
• 4.2.3.1 真菌对不同浓度PAHs的响应
• 4.2.3.2 真菌数量的时间动态变化
• 4.2.4 土壤中放线菌的数量变化
• 4.2.4.1 放线菌对不同浓度PAHs的响应
• 4.2.4.2 放线菌数量的时间动态变化
• 4.2.5 小结与讨论
• 4.3 不同树种土壤酶对PAHs的响应
• 4.3.1 过氧化氢酶
• 4.3.1.1 不同浓度PAHs处理土壤过氧化氢酶活性
• 4.3.1.2 过氧化氢酶活性的时间动态变化
• 4.3.2 磷酸酶
• 4.3.2.1 不同浓度PAHs处理土壤磷酸酶活性
• 4.3.2.2 磷酸酶活性的时间动态变化
• 4.3.3 多酚氧化酶
• 4.3.3.1 不同浓度PAHs处理土壤多酚氧化酶活性
• 4.3.3.2 多酚氧化酶活性的时间动态变化
• 4.3.4 小结与讨论
• 4.4 不同树种土壤微生物、酶与PAHs的相关性分析
• 4.4.1 土壤微生物与PAHs
• 4.4.2 土壤酶与PAHs
• 4.4.3 土壤酶与微生物
• 4.4.4 小结与讨论
• 5 结论
• 5.1 土壤中PAHs含量的变化规律
• 5.2 土壤微生物对PAHs的响应
• 5.3 土壤酶对PAHs的响应
• 5.4 土壤微生物、酶和PAHs的相关性
• 参考文献
• 附图
• 附录
• 致谢