【摘要】：隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展,大量有毒有害物質(zhì)被排入土壤中,對土壤環(huán)境、土壤質(zhì)量以及土壤中生物活性等方面造成不同程度的危害。其中,多環(huán)芳烴(PAHs)所造成的環(huán)境污染問題是一類全球性的環(huán)境問題,在我國,土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀,根據(jù)2014年4月17日國家環(huán)境保護(hù)部和和國土資源部聯(lián)合發(fā)布了全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示,土壤中PAHs的超標(biāo)率為1.4%(http://www.zhb.gov.cn/)。當(dāng)前,去除土壤中PAHs的主要方式包括有很多種,其中,植物修復(fù)方法因其具有操作簡便、成本較低、對環(huán)境不易造成二次污染且可以美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)被人們廣泛關(guān)注和利用,但植物體自身對多環(huán)芳烴的吸收較少,主要是通過植物根際作用促進(jìn)土壤中微生物的活性,從而加速對土壤中PAHs的去除。鑒于此,研究人員通過使用一些輔助手段來增強(qiáng)植物根際修復(fù)的效果,比如采用外源添加有機(jī)物料、添加表面活性劑等措施,這些措施也都取得了良好的修復(fù)效果,但這些修復(fù)方法中也存在一些問題,比如有機(jī)物料添加以后,有可能引入新的污染物質(zhì);使用人工合成的化學(xué)物質(zhì)或者其分解產(chǎn)物可能對土壤造成二次污染等一些潛在的問題。吲哚乙酸(IAA)是自然界中普遍存在的、植物體自身合成的激素類物質(zhì),其主要功能是促進(jìn)植物生物量的增加,而根部生物量的增加可以增大植物體與土壤的接觸面積,促進(jìn)根際環(huán)境微生物的活性,進(jìn)而促進(jìn)土壤中污染物的去除。是否IAA強(qiáng)化植物對土壤中PAHs的去除,其可能機(jī)制是什么?本文就此開展研究,選取單一污染或復(fù)合污染下的人工污染和自然污染土壤,設(shè)置一系列的培養(yǎng)試驗(yàn)。主要回答:(1)IAA添加對熒蒽污染土壤的去除效果及機(jī)制;(2)IAA添加對菲污染土壤的去除效果及機(jī)理;(3)自然PAHs復(fù)合污染土壤中,添加IAA對不同植物修復(fù)PAHs污染土壤的效果及可能的機(jī)制;(4)水培條件下,IAA對植物體吸收轉(zhuǎn)化PAHs的影響及機(jī)理,通過以上試驗(yàn),試圖系統(tǒng)的揭示外源添加IAA對土壤中PAHs的修復(fù)機(jī)理,為植物激素和植物聯(lián)合修復(fù)PAHs污染的土壤提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:(1)研究了外源添加IAA對人工污染土壤中熒蒽的去除。采用盆栽培養(yǎng)形式,種植黑麥草并噴施不同濃度(0,0.24和2.4 mg kg~(-1))的IAA,得到IAA的添加可以促進(jìn)植物生物量的增加,特別是2.4 mg kg~(-1) IAA處理可以顯著促進(jìn)土壤中熒蒽的去除,且熒蒽去除率與植物中的熒蒽的吸收量呈顯著相關(guān);此外,2.4 mg kg~(-1) IAA的添加可以促進(jìn)根際土壤中真菌數(shù)量的顯著提高。(2)研究了IAA的添加對菲污染土壤的去除效果以及對根際環(huán)境中微生物數(shù)量、活性和群落結(jié)構(gòu)的影響。采用土培形式,選取菲作為多環(huán)芳烴的代表,研究了0,1,5,10 mg kg~(-1)IAA對強(qiáng)化黑麥草修復(fù)菲污染土壤的影響,得到IAA可以促進(jìn)植物生物量的增加,顯著促進(jìn)土壤中菲的去除以及植物根系對菲的吸收。菲的最大去除率(97.0%)和黑麥草的最大吸收濃度(1.76mg kg~(-1))均出現(xiàn)在IAA濃度為10 mg kg~(-1)的處理中;添加IAA可以顯著影響土壤中微生物量碳的含量和群落結(jié)構(gòu)的改變,其中真菌和AM真菌百分?jǐn)?shù)含量分別增加了20.04-71.03%和10.99-16.94%。(3)研究了IAA添加對強(qiáng)化黑麥草和紫花苜蓿修復(fù)自然污染場地的影響。采用盆栽試驗(yàn)的形式,結(jié)果表明,IAA的可以促進(jìn)種植黑麥草和紫花苜蓿土壤中PAHs的去除。種植植物的處理可以顯著促進(jìn)土壤中PAHs的去除,而就種植兩種植物的各處理而言,添加IAA并沒有使PAHs總量有明顯改變,但對于不同環(huán)數(shù)PAHs的去除有明顯影響,其中,IAA添加后,可以顯著促進(jìn)紫花苜蓿對四環(huán)和六環(huán)PAHs的去除。植物吸收PAHs濃度可得出,葉部主要對三環(huán)和四環(huán)PAH有吸收作用,根部對不同環(huán)數(shù)PAHs均有所吸收。IAA可以使得種植紫花苜蓿的土壤在60d時(shí)微生物量碳含量有明顯的增加;IAA對種植黑麥草和紫花苜蓿的土壤呼吸含量均有促進(jìn)作用;對于土壤中PAHs降解菌的數(shù)量在60d時(shí)較CK相比分別增加了79.77-134.94%。相關(guān)性分析表明,較種植黑麥草處理相比,IAA的添加可以更顯著的促進(jìn)紫花苜蓿對PAHs污染土壤中的修復(fù)。(4)研究了IAA添加對植物體吸收PAHs的影響。采用水培形式,設(shè)置不同處理,分析IAA對植物體對PAHs吸收,被動(dòng)運(yùn)輸和代謝轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明,IAA濃度可以促進(jìn)植物體對溶液中PAHs的吸收,一方面通過增強(qiáng)植物體的蒸騰作用,促進(jìn)了根部對可溶性PAHs的吸收;另一方面,IAA的添加會增加植物體過氧化物酶活性,提高植物根部和葉部相關(guān)去毒基因以及壓力緩解基因的表達(dá)量,增加植物的解毒排毒能力,促進(jìn)植物對PAHs的轉(zhuǎn)化。此外,添加不同濃度的IAA可以改變黑麥草根部分泌的小分子酸的數(shù)量和種類,這可以引起根際環(huán)境的變化,從而影響修復(fù)效應(yīng)。綜上所述,IAA的添加可以提高植物生物量,改變根系分泌物的組成,促進(jìn)植物體自身解毒功能的酶系和基因的表達(dá),提高植物體蒸騰作用,促進(jìn)對PAHs的吸收和轉(zhuǎn)化;另外,IAA的添加間接地促使根際土壤中微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,包括能夠參與多環(huán)芳烴降解的功能菌,在強(qiáng)化植物修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤中的變化情況。
【圖文】：

圖４不同ｌＡＡ添加量對根防±X討形⑸鍤康膴r響逡逑（細(xì)菌數(shù)Ｘｌ0５ｃｆｕｇ－ｉ；真菌Ｘｌ0３ｃｆｉｉｇ－ｉ；放線菌Ｘｌ0３ｃｆｕｇ－ｉ）逡逑．邋４．邋Ｃｕｈｕｒａｂｌｅ邋ｍｉｃｒｏｂｉａｌ邋ｃｏｕｎｔｓ邋ｉｎ邋ｓ0ｎ邋ｃｏｎ化ｉｎｉｎｇ邋ｒｙｅｇｒａｓｓ邋ｔｒｅａｔｅｄ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｃｏＡ．邋（Ｂａｃ化ｒｉａｌ邋ｃｏｕｎｔｓ邋ａｒｅ邋Ｘｉ0５邋ｃｆｕ邋ｇ－ｉ，，ｆＵｎｇａｌ邋ｃｏｕｎｔｓ邋ａｒｅ邋Ｘ邋ｌ0３邋ｃｆｔｉ邋ｇ－ｉ，ａｎｄ邋ａｃｔｉｎｏｍｙｃ－ｉ

ｇｒｏｕｐｓ邋ａｃｃｏｒｄｉｎｇ邋ｔｏ邋Ｄｕｎｃａｎ’ｓ邋把Ｓｔ邋（戶＜０．０５）．逡逑３．２不同ｌＡＡ添加量對植物體生物量的影響逡逑各處理中植物體葉部和根部生物量如圖３－２所示。根部生物量在３０ｄ和６０ｄ時(shí)均逡逑遠(yuǎn)z┯諞恫可锪�。赫庴草处理３０ｄ时，藡偵ＡＡ添加量渣w櫻恫亢透可锪懇燦繡義纖黽櫻焙停擔(dān)恚紓耄紓殄澹桑粒煉愿锪康撓跋旖希遙懊揮邢災(zāi)鉅歟揮朊瘢跋啾齲桑粒鈴義系奶砑酉災(zāi)俳撕諑蟛菀恫可锪康腦黽�。在６０ｄ时，u停歟希恚紓耄紓В殄澹桑粒量桑紫藻義現(xiàn)俳諑蟛莞可锪康腦黽印Ｗ匣ㄊ撞麓恚常埃涫�，不同ＩＡＡ添加量对叶部生物辶x狹棵揮邢災(zāi)浠�；６０ｄ时，藡偵ＡＡ添加量的X黽櫻砸恫可锪坑忻饗源俳�；紫花首辶x喜賂可锪克媯桑粒撂砑恿康腦黽映氏衷黽擁那魘�，沁b歟希恚紓虢裕保桑粒鏈俳Ч釵義廈饗�。不同ＩＡＡ添加量对赫庴产L妥匣ㄊ撞碌拇俳饔貌惶恢?jǐn)n環(huán)矯嬋贍蓯且蛭義狹礁鮒參鍥分直舊淼牟鉅

本文編號：2641732