栾树及其根系分泌物不同组分对土壤中菲的降解作用

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu_kai5189
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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons PAHs)是一类广泛存在于环境中的具有致癌、致畸、致突变性的持久性有机污染物(Persistent Organic PollutantsPOPs),土壤中残留的PAHs不仅降低了土壤环境质量,破坏土壤生态功能,还能通过食物链的富集作用,对人体健康造成威胁。菲(phenanthrene)属于典型优先控制污染物,普遍存在环境中是检测PAHs污染的指示物之一。栾树(Koelreuteria paniculata)是我国南方城市主要绿化树种,也是去除土壤中有机污染物的优良树种。  本文以菲污染土壤(设置浓度为200 mg kg-1)为研究对象,设置了添加乙酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、混合有机酸、模拟根系分泌物(酸混合、氨基酸、糖类)、栾树原位根系分泌物及对照8种处理方式,并设置了3种添加量:0mL、10 mL、30mL,分别于第15d、30d、60 d、90 d、180 d后取样测定土壤中菲的剩余浓度,分析比较不同处理方式下土壤中菲的降解率,并测定不同处理方式下土壤总有机碳(TOC)和微生物生物量碳(MBC),研究单一的低分子量有机酸及复合模拟根系分泌物成分对土壤中菲的降解作用,为PAHs污染的植物修复技术提供科学依据。  (1)不同的根系分泌物组分对菲污染土壤的修复作用:污染土壤具有自然修复菲的功能,对照土壤中剩余菲可提取浓度为191.63 mg kg-1,,随着处理时间推移而逐渐减少,第180d可提取浓度为59.51 mg kg-1,降解率为68.95%;添加10mL、30mL不同低分子量有机酸(乙酸、柠檬酸、酒石酸、草酸)土壤中剩余菲可提取浓度依次为59.22 mg kg-1、50.07 mg kg-1、54.62 mg·kg-1、52.26 mg kg-1;53.26 mg kg-1、49.14 mg kg-1、46.64 mg kg-1、47.72 mg kg-1;降解率依次为69.10%、73.87%、71.50%、72.73%;72.21%、74.36%、75.66%、75.10%。添加10mL、30mL混合有机酸剩余可提取浓度为49.18 mg kg-1、35.66 mg kg-1;降解率依次为74.34%、81.39%。添加10mL、30mL模拟根系分泌物剩余可提取浓度为38.72 mg kg-1、30.01 mg kg-1;降解率依次为79.79%、84.34%。种植栾树土壤中剩余菲可提取浓度为27.37 mg kg-1;降解率依次为85.72%。由此可见,不同的根系分泌物组分对菲的降解作用不同,降解效率随着添加量的增加不断提高,模拟栾树根系分泌物对菲的降解作用基本接近栾树实际效果。  (2)不同的根系分泌物组分对菲污染土壤中TOC和MBC的影响:添加菲污染物后,第30、90、180 d对照组土壤中TOC含量分别为:11.68 g·kg-1、10.56 g·kg-1、7.00 g·kg-1;随着时间的推移呈现出先增加后下降的趋势。无菲污染的空白土壤TOC含量为4.98 g·kg-1,且随着时间变化规律并不明显,这说明添加的多环芳烃是含碳有机物,它的添加会使得土壤中有机碳含量增加。通过添加不同类型的模拟栾树根系分泌物类,土壤中TOC含量也会增加,添加不同类的物质后土壤中TOC含量均高于对照组,且加入量为30 mL土壤中TOC含量高于加入量为10mL组。  添加菲污染物后,第30、90、180d对照组土壤中MBC含量分别为:46.63mg kg-1、48.02 mg kg-1、41.87 mg kg-1;随着时间前期缓慢增长,后期逐渐下降。不添加菲污染的空白土壤MBC含量为55.23 mg·kg-1,且随着时间变化规律并不明显,添加的多环芳烃后土壤中MBC含量均低于空白,说明添加污染物后,土壤中微生物生物量受到抑制。通过添加不同模拟栾树根系分泌物组分,土壤中微MBC含量在试验前期急剧增加,后期缓慢下降,且加入量为30mL土壤中MBC含量高于加入量为10 mL组。不同添加物处理下的MBC含量达到最高的时间段同样为土壤中菲降解率最高的时间段。  (3)不同处理对菲污染土壤降解量及其性质的主成分分析:不同添加量处理,不同的根系分泌物组分及种植栾树对菲污染土壤降解量及TOC、MBC含量均产生了明显的影响。种植栾树和添加的模拟根系分泌物处理对菲污染土壤降解量、土壤中的TOC含量、MBC含量的影响最大,不同的添加量处理下会改变影响效果。
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