土壤多環(huán)芳烴污染根際修復(fù)研究進(jìn)展

1、許 超等：土壤多環(huán)芳烴污染根際修復(fù)研究進(jìn)展 221土壤多環(huán)芳烴污染根際修復(fù)研究進(jìn)展許 超，夏北成*中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510275摘要：多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是環(huán)境中普遍存在的具有代表性的一類重要持久性有機(jī)污染物，具“三致性”、難降解性，在土壤環(huán)境中不斷積累，嚴(yán)重危害著土壤的生產(chǎn)和生態(tài)功能、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人類健康。修復(fù)土壤多環(huán)芳烴污染已成為研究的焦點(diǎn)。根際修復(fù)是利用植物-微生物和根際環(huán)境降解有機(jī)污染物的復(fù)合生物修復(fù)技術(shù)，是目前最具潛力的土壤生物修復(fù)技術(shù)之一。對國內(nèi)外學(xué)者近年來在土壤多環(huán)芳烴污染根際修復(fù)的效果、根際

2、修復(fù)機(jī)理和根際修復(fù)的影響因素方面的研究進(jìn)展作了較系統(tǒng)的綜述，并分別分析了單作體系、混作體系、多進(jìn)程根際修復(fù)系統(tǒng)和接種植物生長促進(jìn)菌根際修復(fù)系統(tǒng)對土壤多環(huán)芳烴的修復(fù)效果。指出根際環(huán)境對PAHs的修復(fù)主要有3種機(jī)制：根系直接吸收和代謝PAHs；植物根系釋放酶和分泌物去除PAHs，增加根際微生物數(shù)量，提高其活性，強(qiáng)化微生物群體降解PAHs。并討論了影響根際修復(fù)PAHs的環(huán)境因素如植物、土壤類型、PAHs理化性質(zhì)、菌根真菌以及表面活性劑等。植物-表面活性劑結(jié)合的根際修復(fù)技術(shù)、PAHs脅迫下根際的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程、運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)并結(jié)合植物根分泌物的特異性篩選高效修復(fù)植物以及植物富集的PAHs代謝產(chǎn)物進(jìn)行

3、跟蹤與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)將成為未來研究的主流。關(guān)鍵詞：根際；多環(huán)芳烴（PAHs）；根際修復(fù)；土壤中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-2175（2007）01-0216-07多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是環(huán)境中普遍存在的具有代表性的一類重要持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants，POPs）。大量研究已經(jīng)證明，多環(huán)芳烴具有慢性毒性和致癌、致畸、致突變的“三致”作用，是環(huán)境中一類危險(xiǎn)而需重點(diǎn)研究的、也是各國優(yōu)先控制的污染物。由于大氣沉降、污水灌溉、固體廢棄物填埋滲漏、油田開采和石油產(chǎn)品大量使用等

4、，造成全球范圍內(nèi)地方土壤PAHs污染，在我國許多地方已出現(xiàn)較嚴(yán)重污染的情況。PAHs由于性質(zhì)穩(wěn)定、難于降解，在土壤環(huán)境中呈不斷積累的趨勢，嚴(yán)重危害著土壤的生產(chǎn)和生態(tài)功能、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人類健康。修復(fù)土壤PAHs污染已成為國內(nèi)外土壤和環(huán)境科學(xué)界共同關(guān)注的一個(gè)前沿?zé)狳c(diǎn)科學(xué)問題之一。有機(jī)污染物的根際修復(fù)（rhizoremediation）是利用植物微生物和根際環(huán)境降解有機(jī)污染物的新技術(shù)，是有機(jī)污染物植物修復(fù)（phytoremediation）的縱深研究，是一種復(fù)合的生物修復(fù)（bioremediation）技術(shù)。根際修復(fù)具有經(jīng)濟(jì)、有效、實(shí)用、美觀、原位非破壞型、無二次污染、可大面積應(yīng)用等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而越來越

5、受到人們的重視，是目前最具潛力的土壤生物修復(fù)技術(shù)之一。綜合國內(nèi)外近年來在PAHs根際修復(fù)方面的研究，闡述其進(jìn)展和未來發(fā)展方向。1 PAHs根際修復(fù)的效果近年來，在土壤科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等不同領(lǐng)域開展了很多根際修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤的研究1-14。用篩選的牧草進(jìn)行根際修復(fù)，Aprill等1發(fā)現(xiàn)59 d后苯并a蒽、屈、苯并a芘和二苯并a, h蒽在根際土壤中的濃度比非根際土壤要低，151 d后這種差別更明顯。Liste等2選用田間農(nóng)作物、園藝農(nóng)作物和樹苗三類共九種不同的植物進(jìn)行根際修復(fù)芘研究，結(jié)果表明根際土壤中芘的降解要比非根際土壤中快，8個(gè)星期后，根際土壤74%芘降解了，而非根際土壤芘降解率不到40%。

6、Robinson3等研究了高酥油草(Festuca arundinacea)修復(fù)老化雜芬油污染土壤中多環(huán)芳烴的能力。研究表明，36個(gè)月后，高酥油草根際土壤三環(huán)PAHs（苊、芴、菲）平均濃度低于非根際土壤，根際土壤四環(huán)PAHs（熒蒽、芘、屈）平均濃度在整個(gè)試驗(yàn)36個(gè)月中比非根際土壤低10%20%。Liste等4用盆栽試驗(yàn)研究夏豌豆(Vicia sativa L.)和白芥菜(Sinapsis alba L.)修復(fù)長期受石油污染的土壤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，95 d后，非根際土壤中16種優(yōu)先控制的PAHs 去除率為59%，根際土壤中去除率為71%。Bermuda草(Cynodon dactylon cv. Gu

7、ymon)能生長在芘污染土壤，并通過根際效應(yīng)提高芘降解，63 d中根際區(qū)和非根際區(qū)芘降解率每天分別為0.082和0.050，芘的降解符合一級動(dòng)力學(xué)方程5。油菜(Brassica napus L.)對菲非常靈敏，油菜的生物學(xué)測試可用來估計(jì)根際修復(fù)PAH污染的效率6。在人工配制的PAHs污染土壤中，Lepidium sativum 的萌芽率隨著PAHs濃度的提高而降低，1000 mg kg-1時(shí)萌芽率75%，可用Lepidium sativum的萌芽率來監(jiān)測根際修復(fù)土壤PAHs污染物的去除7。在濃度分別為7.45456.5 mg kg-1和8.01488.7 mg kg-1菲、芘污染土壤中，45

8、d后莧菜(Amaranthus tricolor L.)根際區(qū)菲、芘降解率為87.85%94.03%和46.89%76.52%，比非根際區(qū)高2.55%13.66%和11.12%56.55%8。萘和熒蒽在兩種草Brachiaria serrata和Eleusine corocane混作體系土壤中的去除率各自單作不種植物，培養(yǎng)10星期后，混作系統(tǒng)監(jiān)測不到萘，單作系統(tǒng)萘去除率為96%、不種植物的土壤中去除率為63%，熒蒽去除結(jié)果相似9。玉米(Zea mays L.)、三葉草(Trifolium repens)、黑麥草(Lolium perenne L.)單作栽培均能有效去除土壤菲和芘污染，其中玉米效

9、果最好，60 d 后92.10%菲和88.36%芘被去除；玉米、三葉草、黑麥草的混作栽培更顯著地提高了菲和芘的降解，其中玉米與黑麥草混作效果最好，60 d后98.22%菲和95.81%芘被去除10?？梢?，使用耐性植物種類多種混作栽培的根際修復(fù)比單一植物根際修復(fù)大大提高了污染土壤PAHs的消除。在根際修復(fù)的基礎(chǔ)上，如果再采取一些物理化學(xué)、微生物修復(fù)方法，其修復(fù)效果可能會進(jìn)一步提高。Huang等11以雜芬油為目標(biāo)污染物，考察了包括物理化學(xué)修復(fù)、微生物修復(fù)和根際修復(fù)在內(nèi)的多進(jìn)程根際修復(fù)系統(tǒng)對多環(huán)芳烴的去除效果。4個(gè)月后，種植高酥油草的多進(jìn)程根際修復(fù)系統(tǒng)對16種優(yōu)先控制的多環(huán)芳烴的平均去除率是只依靠通

10、風(fēng)和光照處理的物理化學(xué)修復(fù)方法的2倍，是接種降解細(xì)菌的微生物修復(fù)的1.5倍，是單獨(dú)依靠根際修復(fù)的1.45倍。其中，植物高酥油草對雜芬油表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性，而接種的細(xì)菌進(jìn)一步提供了植物對污染物的耐性，促進(jìn)了植物的生長，系統(tǒng)的綜合作用促使多環(huán)芳烴去除加速。更可貴的是，這一系統(tǒng)對土壤吸附力強(qiáng)且高度憎水的多環(huán)芳烴表現(xiàn)出較強(qiáng)的去除能力。植物生長根際促進(jìn)菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）提高了植物耐受污染的能力，減輕了污染物對植物的毒性效應(yīng)，促進(jìn)了植物在高濃度污染時(shí)快速生長，這種協(xié)同作用導(dǎo)致了植物生物量快速大量的累積，提供了更多的活性代謝過程，導(dǎo)致了更佳

11、的根際修復(fù)效果11-12。高酥油草、大葉煙藍(lán)草(Poa pratensis)和野麥(Elymus Canadensis)接種三種植物生長根際促進(jìn)菌Psedomona putida UW3，Azospirillum brasilense Cd和Enterobacter cloacae CAL2修復(fù)雜芬油污染。研究發(fā)現(xiàn)，120 d后，與三種植物未接種PGPR的根際修復(fù)相比，接種PGPR植物加速了根際土壤PAHs去除，在2 g kg-1和3 g kg-1污染濃度下，差異達(dá)顯著水平12。2 PAHs根際修復(fù)機(jī)理綜合分析大量關(guān)于PAHs生物修復(fù)和根際修復(fù)的研究，根際環(huán)境對PAHs的修復(fù)主要表現(xiàn)為3種機(jī)制

12、：植物直接吸收PAHs；植物釋放分泌物和酶分解PAHs；根際強(qiáng)化微生物群體對PAHs的降解。2.1 植物對PAHs的直接吸收和代謝植物能吸收并在體內(nèi)積累PAHs，但只占土壤中總量的一少部分8, 13-18，如高酥油草根從污染土壤中吸收的苯a芘只占0.12%17，小于0.03%蒽、芘被積累在紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、高酥油草、蘇丹草(Sorghum sudanense)、柳枝稷(Panium virgatum L.)生物體中18。植物積累的PAHs濃度與土壤中PAHs濃度有關(guān)，且表現(xiàn)出隨土壤中PAHs濃度的提高而明顯增大15, 19-23。植物體中低分子量的PAHs（萘、

13、菲、蒽、熒蒽和芴）占絕大部分，5環(huán)和6環(huán)PAHs含量極低24-27。PAHs在植物體內(nèi)發(fā)生的最重要的生化反應(yīng)是羥基化，微粒體單氧化酶可使單環(huán)和多環(huán)芳烴轉(zhuǎn)化為羥基化合物，芳烴化合物進(jìn)一步氧化生成苯醌28。研究表明，向日葵(Helianthus annuus L.)和豌豆根(Pisum sativum L.)中，大于50%菲被轉(zhuǎn)化為苯酚，而苯酚則繼續(xù)被降解，植物中積累的苯酚量很少2。Wild等29在玉米和小麥(Triticum aestivum)根的伸長區(qū)和分枝區(qū)監(jiān)測到蒽的降解產(chǎn)物蒽酮、蒽醌和羥基蒽醌。2.2 植物根系釋放分泌物和酶去除PAHs根系分泌物通過直接和間接兩種途徑去除土壤有機(jī)污染物PA

14、Hs：直接作用即酶系統(tǒng)對PAHs直接降解；間接作用則是改善土著微生物的生活環(huán)境、提高其活性，加速PAHs降解。根系釋放到土壤中的酶可直接降解PAHs，植物死亡后酶釋放到環(huán)境中還可以繼續(xù)發(fā)揮分解作用。植物特有酶對PAHs的降解為根際修復(fù)的潛力提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。來自植物根系分泌的多酚氧化酶、脫氫酶等可以降解PAHs。黑麥草增強(qiáng)土壤中多酚氧化酶的活性，可提高其對菲的降解率30。紫花苜蓿修復(fù)苯a芘時(shí)，低濃度（1 mg kg-1）和中濃度（10 mg kg-1）下根際土壤與非根際土壤之間在多酚氧化酶和脫氫酶上沒有差別，而高濃度（100 mg kg-1）下根際土壤兩種酶的活性顯著提高31。丁克強(qiáng)等32在

15、黑麥草對土壤中苯并a芘動(dòng)態(tài)變化的影響研究中發(fā)現(xiàn)黑麥草根際土壤中多酚氧化酶含量提高，苯并a芘降解加快。根系分泌物為根際微生物提供營養(yǎng)，降低土壤污染物的毒性，提高根際環(huán)境的空間異質(zhì)性，改善了微生物的生存環(huán)境，促進(jìn)了根際微生物的生長，致使微生物的生物活性增強(qiáng)，最終提高了根際微生物對PAHs的降解能力33-44。Miya等35研究添加燕麥(Avena barbata Pott ex Link)根系分泌物對菲污染土壤的降解，研究表明，添加燕麥根系分泌物的土壤中75%的菲在10 d內(nèi)降解，而未添加燕麥根系分泌物的土壤中75%的菲在15 d內(nèi)降解。微生物培養(yǎng)研究表明，燕麥根系分泌物顯著的提高了菲在根際土壤中

16、的降解，提高細(xì)菌的數(shù)量和活性，菲降解菌增加。添加桑橙(Maclura pomifera)、雜交楊樹(Salix albanmatsudana)、白桑樹(Morus alba)根系分泌物致使在24 h內(nèi)15%20%苯a芘被去除，分泌物中含有的碳水化合物在微生物降解PAH時(shí)具有共代謝作用42。在加紫花苜蓿根系分泌物的處理中蒽的降解率比加高酥油草、大麥(Hordeum vulgare L.)、果園草(Dactylis glometrata)的根系分泌物的處理中提高了25%43。Yoshitomi等44采用同位素示蹤技術(shù)，證實(shí)了玉米根系分泌物對芘降解具有顯著的降解作用。由于不同植物的根系分泌物對根際P

17、AHs的去除效果不同，因此根系分泌物可用作篩選PAHs根際修復(fù)高效植物的一個(gè)有用工具。2.3 根際強(qiáng)化微生物群體對PAHs的降解微生物在根際土壤和非根際土壤中的差別很大，這種微生物在數(shù)量和活動(dòng)上的增長，是根際去除PAHs的主要作用之一。大量研究表明，根際土壤可培養(yǎng)微生物區(qū)系總量和PAHs降解菌數(shù)量均大于非根際土壤，PAHs降解菌在根際土壤中有選擇性地增加 3, 5, 18 ,40, 45-51。Reilley等18研究了PAHs的降解，發(fā)現(xiàn)根際區(qū)微生物密度增加，同時(shí)PAHs的降解也增加。Miya等45研究了1年生的燕麥處理土壤中根際菲的降解種群的動(dòng)態(tài)變化。發(fā)現(xiàn)非根際土壤中兩次添加菲的降解率分別

18、為12.4 mg kg-1 d-1和10.7 mg kg-1 d-1，而根際土壤中菲的降解率為17.2 mg kg-1 d-1和15.5 mg kg-1 d-1。根際土壤中相對于非根際土壤菲降解菌選擇性地增加。分離出的降解菌表明它們的降解菌種類并沒有什么不同。Krutz等5研究表明，Bermuda草根際土壤和非根際土壤芘降解菌數(shù)量的對數(shù)分別為8.01和7.30，根際土壤中芘降解菌多。Parrish等40用高酥油草和三葉草研究根際去除PAH污染。12個(gè)月試驗(yàn)中，高酥油草和三葉草根際土壤PAH微生物降解體數(shù)量是非根際土壤的100多倍，磷脂脂肪酸結(jié)構(gòu)分析圖隨著生長時(shí)期的改變而改變，表明微生物多樣性結(jié)

19、構(gòu)發(fā)生了改變。Robinson等3以雜芬油為目標(biāo)污染物，考察了高酥油草根際修復(fù)PAHs的效果，整個(gè)試驗(yàn)期間（36個(gè)月），熒蒽、屈和芘在根際土壤的含量比非根際土壤低10%20%。36個(gè)月后，取根際土壤和非根際土壤，以芘和屈作為唯一碳源的微生物培養(yǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，根際土壤微生物是非根際土壤的2倍，植物根系提高了根際微生物活性是PAHs降解加快的主要原因。Rugh等46研究了在PAH污染土壤中栽種18種Michigan本地植物其根際土壤PAH降解菌富集情況。研究表明，每種植物根際土壤異養(yǎng)和微生物降解細(xì)胞數(shù)量比非根際土壤要多，但每一種植物影響PAH降解菌富集程度不同，大多數(shù)供試植物刺激了生物降解體活性

20、，擴(kuò)展了根際細(xì)菌群落多樣性及代謝作用的范圍和程度。Muratova等47用盆栽試驗(yàn)研究了蘆葦(Phragmites communis)和紫花苜蓿根際修復(fù)PAH污染土壤。2年后，紫花苜蓿和蘆葦根際處理PAH去除率分別為74.5%和68.7%。紫花苜蓿根際土壤微生物總量和PAH降解菌數(shù)量分別是非根際土壤的1.3倍和7倍，根際微生物活性加強(qiáng)。Joner等48研究了植物根和真菌共生在根際修復(fù)PAHs污染土壤中的作用，供試土壤中添加了50050050 mg kg-1的蒽、屈和二苯并a, h蒽，實(shí)驗(yàn)室種植三葉草和黑麥草一段時(shí)間后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在有灌木菌根存在時(shí)高濃度的PAHs的去除得到加強(qiáng)，屈和二苯并a, h

21、蒽分別減少了66%和42%，而在無菌根處理中二者分別減少了56%和20%。磷脂酸的分布圖表明有菌根的處理改變了微生物種群結(jié)構(gòu)，這說明和菌根有關(guān)的微生物區(qū)系是有菌根時(shí)PAHs濃度降低的原因。接種Rhizobium leguminosarum bv. trifolii的三葉草和黑麥草的土壤，根際土壤16種優(yōu)先控制PAHs降解明顯比非根際土壤快，180 d時(shí)，接種菌根的根際土壤PAHs降解菌數(shù)量顯著的比未接種菌根根際土壤要多49。Li等50研究了淹水條件下，香根草(Vetiveria zizanioides)根際修復(fù)苯并a芘的效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，根際土壤苯并a芘去除加快，苯并a芘去除伴隨著微生物生物量C

22、的增加，認(rèn)為在淹水條件下，微生物生物量是影響苯并a芘去除的主要因素。海灣戰(zhàn)爭4年后，Radwan等51觀察了科威特沙漠植物降解石油的根際區(qū)域，從種植玉米和西紅柿(Lycopersicum esculentum)的科威特土壤中分離出Arthrobacter，Penicillium和Fusarium菌，它們能選擇性的利用PAHs作為唯一碳源。3 PAHs根際修復(fù)的影響因素根際微域依植物根的類型、土壤類型以及PAHs物理化學(xué)性質(zhì)、菌根真菌接種與否、表面活性劑的施用與否等的不同而各異，由此產(chǎn)生不同的根際效應(yīng)，從而影響根際修復(fù)PAHs的效率。3.1 植物植物對PAHs具有修復(fù)作用，但植物種類不同，對PA

23、Hs有機(jī)污染物去除效果不同，如田間試驗(yàn)中玉米、高梁(Sorghum bicolor)對PAHs的降解效果顯著的好于三葉草和紫花苜蓿13；黑茄(Solanum nigrum)、小麥、大麥(Hordeum vulgare)、大豆(Glycine max)、番茄、桑樹(Morus rubra)、樺樹(Betula pendula)能修復(fù)PAHs污染的土壤，以小麥效果最好，2個(gè)星期中在營養(yǎng)介質(zhì)中90% PAHs被小麥細(xì)胞去除了52；Spriggs 等53研究發(fā)現(xiàn)木本植物黑柳樹(Salix nigra Marshall)、白楊(Populus deltoidesP. nigra DN 34)、岑樹(Fr

24、axinus Pennsylvania Marshall)均能提高根際土壤中PAHs降解，其速率為黑柳樹白楊岑樹。Huang等12比較了高酥油草、大葉煙藍(lán)草和野麥根際修復(fù)雜芬油污染的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)120 d后，低濃度時(shí)（0.5 g kg-1和1 g kg-1）三種植物間差異不明顯，而在高濃度時(shí)（2 g kg-1和3 g kg-1）高酥油草、大葉煙藍(lán)草對PAHs去除與野麥差異達(dá)顯著水平。植物對PAHs去除效果不同這主要是由于不同植物有不同的根特性，具有不同的根比表面積，吸引不同數(shù)量程度的微生物在根際聚集；同時(shí)，由于種類不同產(chǎn)生根分泌物的差異，其對微生物生長的影響各異，從而形成不同的根際效應(yīng)40。

25、同種植物的不同基因型差異作物對PAHs修復(fù)效果不同。Wiltse等54選用20種不同基因型紫花苜蓿修復(fù)石油污染表明：K94:839和K94:837兩種基因型苜蓿的修復(fù)效率高，與未種苜蓿對照相比，差異達(dá)顯著水平。植物對不同分子量大小PAHs的去除具有選擇性，香根草、草海桐(Scaevola sericea)、Hemp(Cannabis sativa)等植物對苯a芘去除最為明顯，而對其他15中優(yōu)先控制的PAHs去除效果不明顯55-56。目前，不同種類植物吸收PAHs的差異機(jī)制尚不明確，可能與不同種類植物根系分泌物的差異有關(guān)。但迄今有關(guān)植物根系分泌物與植物吸收PAHs的相互關(guān)系，國內(nèi)外研究很少，有待

26、深入。另外，須根系深根系的草本植物較其他植物由于具有更大的比表面積，能聚集更多的微生物在根際活動(dòng)57，故其在PAHs根際修復(fù)中可能具有更大的修復(fù)應(yīng)用潛力。因此針對特定受PAHs污染的土壤環(huán)境，選擇一種適宜的植物是修復(fù)工作的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。根據(jù)植物種間的差異進(jìn)行有效的選擇有利于提高根際修復(fù)PAHs效率。分子生物技術(shù)可通過改良植物遺傳特性來提高其對PAHs的吸收轉(zhuǎn)化能力或提高特異修復(fù)植物的生長速度或生物量。3.2 PAHs的理化性質(zhì)PAHs的理化性質(zhì)包括辛醇水分配系數(shù)、分子結(jié)構(gòu)、分子大小及水溶性等的差異均會影響根際修復(fù)PAHs的效果。分子量較小、結(jié)構(gòu)簡單、水溶性高的PAHs易于根際修復(fù)，而分子量較大、

27、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水溶性低的PAHs難于根際修復(fù)，PAHs降解速率三環(huán)四環(huán)五環(huán)六環(huán)10, 58。玉米能有效去除土壤菲和芘污染，60 d后92.10%菲和88.36%芘倍去除，去除的程度表明四環(huán)芘比三環(huán)菲難于降解10。Widdowson等58用白楊修復(fù)受雜芬油污染的土壤和地下水中多環(huán)芳烴，研究表明，白楊樹根際修復(fù)萘、苊和二氫苊效果明顯好于對四環(huán)PAHs的修復(fù)效果。3.3 土壤類型土壤類型及其理化性質(zhì)的差異可以影響PAHs在土壤中的生物有效性，直接制約根際修復(fù)PAHs效率的高低。研究表明，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤，PAHs去除率降低37。對比研究砂子和土壤顆粒對PAHs降解的作用，結(jié)果表明沙子吸附的PAHs在7

28、 d后即被分解到檢測限以下，而土壤吸附的PAHs的生物降解出現(xiàn)了明顯的延遲，土壤中的結(jié)合殘留態(tài)PAHs大約為最初加入的23%59。3.4 根際空間距離PAHs的去除率與根際空間距離有很大的關(guān)系。Corgie等60利用根箱裝置研究了菲在黑麥草（Lolium perenne）根際區(qū)3個(gè)連續(xù)土層（03 mm、36 mm和69 mm）降解，結(jié)果表明3個(gè)連續(xù)根際土層03 mm、36 mm和69 mm菲的降解分別為86%、48%和36%，這是因?yàn)楫愷B(yǎng)微生物和PAH降解菌在根際土層分布存在空間距離上的差異。3.5 菌根真菌菌根作為真菌與植物的結(jié)合體，它對土壤的影響具有微生物和植物的雙重特性，不僅能從微生物角

29、度改變土壤微生物種類和數(shù)量，影響有機(jī)物降解，還能從植物修復(fù)角度通過改善根系的吸收面積、降低植物與土壤之間的質(zhì)流阻力、促進(jìn)根系對水分和養(yǎng)分的吸收和利用等方式來影響有機(jī)物的降解。因此，菌根真菌用于根際修復(fù)的具體實(shí)踐把植物修復(fù)與微生物修復(fù)兩種手段連續(xù)得更加緊密。接種菌根菌Glomus mosseae能提高黑麥草在蒽污染土壤中的存活率，并促進(jìn)植物生長，在5 g kg-1時(shí)只有菌根化植物才能生長61。苯a芘含量在種植紫花苜蓿植物處理中顯著低于未種植紫花苜蓿處理，90 d后，1、10、100 mg kg-1處理在沒有菌根Glomus caledonium時(shí)降解率分別為76%、78%、53%，有菌根Glom

30、us caledonium時(shí)為86%、87%、57%31。接種Pseudomons fluorescens和Pseudomons aureofaciens菌能夠保護(hù)大麥免受菲的毒害，有利于植物根際降解菲6。接種Rhizobium leguminosarum bv. trifolii的三葉草和黑麥草的土壤，屈降解比只有三葉草、黑麥草和Rhizobium leguminosarum bv. trifolii的土壤快，這種作用不是Rhizobium leguminosarum bv. trifolii降解屈的結(jié)果，而是植物與Rhizobium leguminosarum bv. trifolii的協(xié)

31、同作用，Rhizobium leguminosarum bv. trifolii提高了三葉草和黑麥草活力和生長，促進(jìn)了根際微生物區(qū)系對屈的降解62。3.6 表面活性劑很多學(xué)者已經(jīng)開始重視表面活性劑在PAHs污染土壤根際修復(fù)這一研究領(lǐng)域的應(yīng)用，已發(fā)現(xiàn)一定濃度的表面活性劑Tween80能提高土壤中PAHs的植物吸收率和生物降解率15, 63-66。高彥征等65以水培體系模擬研究了非離了表面活性劑Twcen80對黑麥草吸收菲和芘的影響。結(jié)果表明，當(dāng)培養(yǎng)液中菲和芘的起始濃度分別為1.00 mg L-1和0.12 mg L-1時(shí)，0105.6 mg L-1范圍內(nèi)，低濃度Twcen80可促進(jìn)根和草葉吸收菲

32、和芘。但目前的研究多局限于表面活性劑施用前后根際修復(fù)PAHs污染環(huán)境效果，對表面活性劑的作用過程、機(jī)理研究較少，植物-表面活性劑結(jié)合的根際修復(fù)技術(shù)將成為根際修復(fù)PAHs污染土壤領(lǐng)域的一個(gè)新的研究焦點(diǎn)。4 問題和展望PAHs屬于典型的持久性有機(jī)污染物，且分布極廣，對環(huán)境存在巨大的潛在危害。對PAHs污染的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，已成為國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。在眾多的修復(fù)方法中，PAHs的根際修復(fù)愈來愈顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢，植物不僅本身能從環(huán)境中吸收、積累與降解PAHs，而且能通過根際微環(huán)境加速PAHs的降解，因此是非常有前途的修復(fù)PAHs的技術(shù)之一。但是，由于根際環(huán)境的微域性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，目

33、前對PAHs根際脅迫及根際修復(fù)的研究還存在一定困難，對于PAHs脅迫下根際的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程，特別是根分泌物這一影響根際環(huán)境的主導(dǎo)因子，以及微生物在這一土壤環(huán)境中最活躍的生物相在PAHs根際污染生態(tài)系統(tǒng)中的作用機(jī)制目前還缺乏系統(tǒng)的了解，這些方面的研究工作還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。 目前人們只考察了為數(shù)有限的植物品種對PAHs的根際修復(fù)潛力，運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)并結(jié)合植物根分泌物的特異性，在這方面的進(jìn)一步研究有可能比較快的發(fā)現(xiàn)新的對PAHs污染的環(huán)境具有較高修復(fù)能力的植物，因此繼續(xù)篩選有效修復(fù)PAHs的植物是必要的，而對植物富集的PAHs代謝產(chǎn)物進(jìn)行跟蹤與危險(xiǎn)評價(jià)，將成為該領(lǐng)域進(jìn)一步研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)

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