为了分析藨草根系分泌物在芘-铅复合污染土壤植物修复中的作用及机理,检测了藨草正常生长及污染物胁迫下根系分泌物的组成;研究了藨草根系分泌物对芘和铅的解吸作用;探讨了藨草根系分泌物在芘-铅复合污染土壤植物修复中的作用特征和根系分泌物对芘和铅的形态及生物可利用性的影响;探索了藨草根系分泌物对芘-铅复合污染胁迫的响应机制。(1)芘-铅复合污染土壤与未污染土壤中的藨草根系分泌物组分存在明显差异性。藨草的根系分泌物中主要含有27种化合物,其中主要是有机酸类化合物,17种有机酸包括棕榈酸、十五烷酸、香草酸、硬脂酸和柠檬酸等。在芘-铅复合污染胁迫下,藨草根系分泌物中的部分水溶性有机酸的含量显著增加,如柠檬酸、琥珀酸和戊二酸,因此将这几种有机酸是芘-铅复合污染胁迫下藨草的特征根系分泌物。(2)藨草根系分泌物促进了土壤中芘和铅的解吸,有机酸浓度从0 g/L增加到50 g/L时,铅的解吸量和解吸率以恒定的速率增加,而芘的解吸量和解吸率在开始时增加较迅速,在有机酸浓度超过10 g/L后,则变得缓慢,并且解吸量和解吸率在有机酸浓度达到40 g/L后保持恒定。添加各种有机酸对增强土壤中芘和铅的解吸量的效果:柠檬酸>合成根系分泌物>琥珀酸>戊二酸。芘和铅的解吸率在芘-铅复合污染土壤中高于芘和铅单一污染土壤中。(3)藨草根系分泌物强化了芘-铅复合污染土壤的植物修复作用,根系分泌物对藨草生长的促进作用十分显著,添加柠檬酸处理组比对照组的生物量高出将近1倍多,添加根系分泌物原液的则高出大约60%,添加琥珀酸的虽然比前两者低,但也高出35%左右。这说明不同种类的根系分泌物对藨草生长有促进作用,且作用大小为:柠檬酸>根系分泌物原液>琥珀酸。根系分泌物对芘和铅的去除率的影响为柠檬酸>根系分泌物原液>琥珀酸。添加藨草根系分泌物在一定程度上增强了土壤中酶的活性,不同种类的根系分泌物对土壤中酶活性增强顺序为:柠檬酸>根系分泌物原液>琥珀酸。酶活性与芘在土壤中的去除率具有显著正相关性,表明植物根系分泌物的添加可提高土壤酶的活性,从而促进多环芳烃的生物降解。(4)有机酸的加入有效地提高了土壤中芘和铅的生物可利用态的含量。与对照组相比,添加有机酸的处理组土壤中生物可利用态芘的含量最高增加了41.0%,生物可利用态铅的含量最高增加了872.7%。有机酸对土壤中芘和铅的生物可利用性的影响为:柠檬酸>合成根系分泌物>琥珀酸>戊二酸。添加三个有机酸均能提高土壤中可脱附态芘、水溶态和弱酸提取态铅的含量,降低残渣态芘和铅的含量。(5)藨草在芘-铅污染胁迫下,茎中丙二醛(MDA)的含量升高,并且在有机酸的辅助处理后下降。在芘-铅污染胁迫下,根中质膜H+-ATP酶活性、液泡膜H+-ATP酶活性和H+-焦磷酸酶活性升高,并且在有机酸辅助处理后下降。在芘-铅污染胁迫下,茎中的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性升高,并且在有机酸的辅助处理后下降。在芘-铅污染胁迫下,茎和根中的过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子自由基(O2·-)含量升高,并且在有机酸辅助处理后下降。说明污染胁迫能使植物细胞质膜的过氧化作用增强,膜透性增加,加剧植物的过氧化损伤,但有机酸辅助处理后,细胞质膜的过氧化损伤有所缓解,且添加柠檬酸处理组的缓解效果最好。(6)藨草根系分泌物对污染物的主要修复机制是根际修复,即利用藨草根际的环境促进污染物的解吸,促进植物对污染物的富集即吸收和吸附作用,增强植物对污染物的去除能力,分泌与污染物降解相关的氧化还原酶或释放特异性根系分泌物活化污染物,提高污染物的生物可利用性,或者缓解污染物对藨草的胁迫作用,而促进复合污染土壤的植物修复。