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本文通过微生物、电气石、电气石辅助白腐真菌-黄孢毛皮革菌(P。chrysosporium)和强化电气石辅助P.chrysosporium对天津市大沽排污河沉积物和河岸土壤中多环芳烃(PAHs)和农药(OCPs)污染进行修复研究,建立了电气石辅助微生物新型修复技术。该研究为沉积物和土壤PAHs和OCPs污染的修复提供了理论依据,具有环境科学意义。主要研究内容如下:
⑴大沽排污河沉积物中PAHs和OCPs在不同沉积物中分布不同:1#沉积物中16种优先控制的PAHs总含量为10.01±0.023 mg/kg,3#沉积物中16种优先控制的PAHs总含量为2.03±0.018 mg/kg;1#沉积物中OCPs的总含量为30.84±0.29 mg/kg,3#沉积物中OCPs的总含量为94.66±0.98 mg/kg。而大沽排污河土壤16种优先控制的PAHs总含量为6.35±0.045 mg/kg,其中2-3环的PAHs含量低于4-6环PAHs含量;OCPs的总含量为145.92±1.92 mg/kg,其中异狄氏剂(77.11±5.12 mg/kg)占比例较大。
⑵大沽排污河沉积物修复至60 d时,P.chrysosporium对1#和3#大沽排污河沉积物中PAHs总降解率相对空白组分别提高了20.33%和21.40%;而OCPs总降解率相对空白组分别提高了23.19%和22.15%;电气石组对1#和3#沉积物中PAHs降解总量较空白组分别提高了21.6%和23.1%,对OCPs降解总量较空白组分别提高了21.2%和13.8%。电气石辅助P.chrysosporium组对1#和3#沉积物中PAHs降解总量较P.chrysosporium组分别提高了6.6%和13.1%,较电气石组分别提高了5.3%和11.4%,较空白组分别提高了26.9%和34.5%。对1#和3#沉积物中OCPs降解总量联合组较P.chrysosporium组分别提高了8.4%和8.1%,较电气石组分别提高了10.4%和16.4%,较空白对照组分别提高了31.6%和30.2%。
⑶大沽排污河土壤修复至60 d时,加入P.chrysosporium之后,PAHs总降解率提高了28.51%,2-3环、4-5环和6环PAHs降解率较空白组分别提高了35.89%、26.97%和17.96%,而OCPs总降解率提高了22.04%,其中p,p’-DDE的降解率提高了37.95%。电气石辅助P.chrysosporium组对大沽排污河土壤中PAHs和OCPs的总降解率较P.chrysosporium组分别提高了6.7%和6.3%,相对电气石组分别提高了21.3%和17.1%。
⑷大沽排污河沉积物和土壤中PAHs和OCPs的降解呈现的基本规律为电气石和黄孢毛皮革菌组>黄孢毛皮革菌组>电气石组>空白对照组或电气石和黄孢毛皮革菌组>电气石组>黄孢毛皮革菌组>空白对照组;且随着降解天数的增加,电气石和黄孢毛皮革菌联合对目标污染物的降解较降解初始阶段增加幅度减小。
⑸表面活性剂和营养盐强化电气石辅助黄孢毛皮革菌修复较联合组对PAHs和OCPs有不同程度的提高;对不同环数PAHs促进作用不同,对4-6环PAHs促进作用更加明显。三种表面活性剂对联合组修复PAHs的促进作用效果最好的剂量是分别是2 g/kg的TW80、0.5g/kg的HPCD和5g/kg的鼠李糖脂,较电气石辅助黄孢毛皮革菌联合组分别提高了16.3%、15.2%和18.3%。两种营养盐对联合组修复PAHs效果最好的剂量是分别是50g/kg的氯化铵和50g/kg的硝酸铵,较电气石辅助黄孢毛皮革菌组分别提高了7.4%和9.6%。对于OCPs强化修复而言,修复效果最好的剂量分别为0.4g/kg的Tw80、5g/Kg的HPCD、5 g/Kg的鼠李糖脂、50 g/Kg的氯化铵和50 g/Kg的硝酸铵。
⑹修复机理研究表明,电气石促进土壤过氧化氢酶、转化酶和脲酶酶活分泌;土壤腐殖酸的相对含量随着修复天数的增加而减少,同时,FTIR图谱显示在2372 cm-1处峰在加入电气石的土壤组出现,均证实明电气石对土壤腐殖酸有影响且导致土壤腐殖酸吸附能力或者极性下降。因此,电气石能促进土壤中PAHs和OCPs降解。