作物根系吸持多环芳烃(PAHs)的作用及其生物有效性研究对于阻控土壤中PAHs向植物体内的迁移转化和利用植物修复PAHs污染的土壤具有重大意义。本文通过吸持试验,研究了大豆和小麦活体根、灭活根和烘干根吸持菲的动力学和浓度依赖性、吸持菲的解吸及生物有效性;大豆和小麦根、细胞壁及组分吸持菲的浓度依赖性、吸持菲的解吸及生物有效性;大豆和小麦根吸持菲的动力学和热力学过程;萘、菲、芘在大豆和小麦根上的吸持差异及原因,旨在为揭示作物根系吸持PAHs的过程、机理及其生物有效性和科学评估土壤中PAHs的环境风险提供依据。论文的主要研究结果如下:(1)采用等温吸持试验,研究了大豆和小麦活体根、灭活根和烘干根吸持菲的动力学、浓度依赖性、解吸及生物有效性,结果表明:随着吸持时间的增加,活体根的菲吸持量先增加再降低而后趋于平衡;灭活根和烘干根菲吸持量则先增加而后趋于平衡。活体根、灭活根和烘干根达到吸持平衡所需时间的长短顺序为:活体根>烘干根>灭活根;大豆和小麦活体根和灭活根达到吸持平衡的时间为:大豆根>小麦根;大豆和小麦烘干根均在4h达到吸持平衡。各根系比表面积表现为:大豆根<小麦根,活体根<灭活根<烘干根。不同菲浓度条件下,各处理根系菲的吸持量均随浓度的增加而增大,各根系的菲吸持量表现为:大豆根>小麦根。大豆和小麦根系吸持菲的Freundlich和Langmuir吸持等温式拟合效果较好。吸持在根系上的菲的解吸率的大小顺序为:活体根>烘干根>灭活根;大豆各处理根系小于相应的小麦根系。不同根系吸持菲的生物有效性与解吸结果一致。(2)大豆和小麦根、细胞壁及各组分吸持菲的浓度依赖性结果为:随着溶液中菲浓度的增加,根、细胞壁及各组分的菲吸持量呈显著增加的趋势,吸持量表现为:木质素>大豆根>小麦根>大豆细胞壁>小麦细胞壁>果胶>纤维素。大豆和小麦根系吸持菲用Freundlich和Langmuir吸持等温式拟合效果较好。纤维素、果胶、木质素、小麦根、大豆根、小麦细胞壁、大豆细胞壁吸持菲的解吸率分别为:38.2%、31.6%、8.3%、15.0%、12.7%、19.4%、16.3%,各样品吸持菲的解吸能力表现为:木质素<大豆根<小麦根<大豆细胞壁<小麦细胞壁<果胶<纤维素。各样品吸持菲的生物有效性大小表现为:木质素<大豆根<小麦根<大豆细胞壁<小麦细胞壁<果胶<纤维素。吸持菲的生物有效性顺序与解吸率顺序一致。(3)大豆和小麦根吸持菲的时间动态为:随着吸持时间的增加,大豆和小麦根对菲的吸持量均呈先增加,然后逐渐达到平衡的趋势,小麦根较大豆根先达到吸持平衡。大豆和小麦根的吸持动力学符合准二级动力学方程,大豆和小麦根对菲的吸持主要是受化学作用所控制,而不是受物质传输步骤所控制。不同温度下,大豆和小麦根吸持菲的能力表现为:15℃>25℃>35℃。菲在大豆和小麦根上的吸持是自发放热的过程;随着温度的增加,大豆和小麦根对菲的吸持能力减弱,同一温度下,菲吸持到大豆根系上放出的热量大于小麦根,因此,大豆根系菲吸持较小麦根系更加牢固。(4)大豆和小麦根吸持萘、菲、芘的浓度依赖性结果为:随着溶液中PAHs浓度的增加,大豆和小麦根对蔡、菲、芘的吸持量均呈显著增加的趋势,大豆和小麦根对萘、菲、芘的吸持能力表现为:芘>菲>萘,大豆根>小麦根。大豆和小麦根吸持萘、菲、芘的Freundlici和Langmuir吸持等温式拟合效果较好。随着KDW值的增加,Ka、Kf值也增大,表明PAHs在根上的吸持能力与其疏水性高度相关。大豆和小麦根中的芳香区域对PAHs具有强大的吸持能力。大豆根系高的木质素和脂肪含量使其对菲具有强的亲和力,小麦根系高的纤维素、半纤维素等多糖含量可抑制根系中芳香碳对菲的吸持,因此大豆根系的PAHs吸持能力高于小麦。大豆各根系吸持PAHs解吸率均小于相应的小麦根系;萘、菲、芘的解吸率为:萘>菲>芘。logKow值越大,解吸率越低,可以用logKow值表征吸持PAHs的解吸性能。综上所述,不同种类根系及组分吸持PAHs的能力与根系种类、各样品的脂肪、木质素、纤维素及半纤维素等含量、PAHs疏水性、温度等相关,各样品吸持菲的能力与分配系数Kd呈正相关,吸持菲的解吸能力与Ka呈负相关,吸持菲的生物有效性与解吸规律相关,因此,吸持PAHs的解吸率可表征其生物有效性。