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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)多来源于石油燃烧、沥青生产、木材防腐、煤炭加工等生产活动。因其结构稳定、水溶性差、土壤附着能力强,且具有较强的“三致”效应,严重威胁着土壤的生态安全和人类健康,所以修复土壤PAHs等持久性有机物污染已成为国内外土壤和环境科学界共同关注的热点问题。PAHs污染土壤的修复方法中,植物修复操作简便、投资少、费用低、环境友好,发展潜力巨大。研究植物吸收积累土壤PAHs的过程、机理及其影响因素对定量评价土壤PAHs污染的生态风险、保障农产品安全及发展植物修复技术均具有重要意义。本文在评述土壤有机污染植物修复研究现状的基础上,采用盆栽试验法,选用菲和芘为PAHs代表物,通过系统研究土壤一植物系统中不同植物对土壤中PAHs的吸收富集、修复去除的种间差异与污染物性质、污染强度、植物脂肪含量的关系,明确植物对土壤中PAHs的吸收积累作用;对比分析植物吸收积累、微生物降解等各种生物、非生物因子在PAHs去除过程中的相对贡献率,揭示PAHs污染土壤的植物修复效应和机制。在此基础上,进一步探讨多种修复植物单种、混种模式对土壤PAHs污染的修复特征,以指导农业生产、防止农产品污染,并为拟订快速、经济、有效、安全的土壤PAHs污染修复的实用技术提供理论依据。论文取得了一些有价值的成果:(1)植物修复PAHs污染土壤的种间差异采用盆栽试验法,研究了沿阶草(Ophiopogon japnicus)、金发草(Pogonatherumpaniceum)、苏丹草(Sorghum vulgare)、高羊茅(Festuca arundinacea)、油菜(Brassicacampestris)、紫花苜蓿(Medicago sativa)等6种西南地区常见乡土植物对土壤中菲、芘污染的修复作用。结果显示:试验浓度(0~322mg·kg-1)范围内,种植植物能不同程度地促进土壤中菲、芘的去除,但修复效果的种间差异却很大:60d后,沿阶草、高羊茅等植物对土壤中PAHs污染的去除效果较好,特别是高羊茅对土壤中菲和芘的去除率分别达到了52.82~82.27%(平均m=67.96)和42.27~75.4%(平均m=60.06)。植物修复土壤菲和芘的效率与植物生物量关系不大。修复过程中,植物对土壤中PAHs污染物有一定的吸收、富集作用:随着土壤中PAHs添加浓度的升高,植物组织中PAHs含量逐渐增大,但对PAHs污染物的富集系数却逐渐减小;相同污染水平下,根系PAHs含量、富集系数远大于茎叶。PAHs在根系富集系数与根部脂肪含量显著正相关(r>0.912),但与根部含水量关系不显著(r<0.557);相同条件下,植物根部的芘含量、对芘的富集系数均大于菲。(2)土壤-植物(高羊茅)系统对PAHs污染土壤的修复作用及机制以高羊茅为试验材料,研究了土壤-植物系统对土壤中芘、菲污染的去除效果,定量估计了生物与非生物因子对土壤污染修复的贡献。结果显示,试验浓度范围(0~322mg·kg-1)内,种植高羊茅能有效修复土壤中芘、菲污染。60d后,高羊茅-微生物系统(TD3)中菲、芘去除率分别为52.82~82.27%、42.27~75.4%:比对照TD1(无0.1%NaN3)高45.41%、41.63%,比对照TD2(加0.1%NaN3)高62.89%、57.5%。高羊茅能吸收、富集部分PAHs,植物组织中PAHs含量随添加浓度的升高而增大,且根部大于茎叶部、芘大于菲,但生物浓缩系数却系逐渐减小。修复过程中,植物吸收积累不是植物促进土壤中菲和芘降解的主要原因,非生物因子、植物吸收积累、微生物降解对菲的去除率分别为5.07%、0.017%、19.21%,对芘的去除率分别为2.56%、0.11%、15.87%;植物-微生物交互作用对菲、芘的去除率分别为62.87%、57.5%。说明植物-微生物交互作用是高羊茅修复菲、芘污染的主要途径。(3)不同种植模式(单种、混种)对PAHs污染土壤修复作用的影响以紫花苜蓿、油菜两种植物为试验材料,对比研究了两种植物在单种、混种模式下对土壤中PAHs的去除效果、修复行为。结果显示,在试验浓度(0~322mg·kg-1)范围内,油菜、紫花苜蓿能够在菲、芘污染土壤中正常生长,污染水平、栽培模式差异对植物生长影响较小。油菜、紫花苜蓿联合种植60d后,土壤中菲、芘平均去除率为75.06%、68.22%,分别比二者单独种植时高出43.26%、40.38%和11.03%、16.29%,强化效果明显。植物本身能够吸收与累积在一定量的菲和芘,累积量与土壤中菲、芘的添加浓度正相关。相同污染水平下,茎叶部积累量低于根部、菲小于芘、混种模式低于单种模式。在植物-微生物系统中,微生物降解、植物-微生物联合效应是菲、芘去除的主要途径,但植物-微生物联合效应是混种模式下强化修复PAHs污染的主要原因。混种模式能强化PAHs污染土壤的修复效果、减少植物积累、缓解污染风险。