（环境工程专业论文）萘、苯并a芘污染土壤的植物修复研究.pdf

独创性：声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：磬f 虱勉 日期：年月日 萘、苯并( a ) 芘污染土壤的植物修复研究 s t u d yo np h y t o r e m e d i a t i o no fn a p h t h a l e n e a n db e n z o ( a ) p y r e n ep y r e n ei ns p i k e ds o i l s 江苏大学 2 0 1 0 年6 月 江苏大学工程硕士学位论文 摘要 多环芳烃( p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ，p a h s ) 是指具有两个或两个以上苯的一类 有机化合物，是环境中普遍存在的持久性有机污染物，主要源于火山喷发、森林火灾等自 然过程及石油化工、燃煤等人类活动。因多数p a h s 都具有较强的“三致”效应，威胁着 土壤的生念安全和人类健康，修复七壤p a h s 污染已成为环境领域研究的热点问题。 植物修技术具有投资少、费用低的特点，发展潜力巨大。本文采用笳栽试验法，选用 萘、苯并( a ) 芘为p a h s 代表物，系统研究不同土壤植物系统对p a l l s 的吸收富集、修复、 去除的种问差异，明确植物对土壤中p a h s 的吸收积累作用；对比分析各种生物、非生物 因子在p a h s 去除过程中的作用，揭示植物修复机制。探讨单种、混种栽培模式对p a h s 污染的修复特征，为生产和科研提供理论依据。主要结果如下： ( 1 ) 植物修复p a h s 污染土壤的种间差异 取用狗牙根( c y n o d o nd a c t y l o nl ) 、黑麦草( l o l i u mm u l t i f l o r u ml a m ) 、细羊茅( f e s t u c a r u b r a ) 、结缕草( z o y s i aj a p o n i c as t e u d ) 、地毯草( a x o n o p u sa f l f i n i s ) 等5 种豫北地区常见乡土 植物，采用瓮栽试验法对土壤中萘、苯并( a ) 芘污染的修复作用进行研究。结果显示：o 3 0 0 m g - k g - 1 范围内，植物能不同程度地去除促进土壤中萘、苯并( a ) 芘，但效果在种间差异 很大：5 5 d 后，地毯草、细羊茅等植物对土壤中p a h s 污染的去除效果较好，特别是细羊 茅对土壤中萘和苯并( a ) 芘的去除率分别达到了5 7 6 2 - 8 6 7 7 和4 8 1 7 7 7 4 1 。植物修复 土壤萘和苯并( a ) 芘的效率与植物生物量关系不大。随着土壤中p a h s 添加浓度的升高，植 物组织中p a h s 含量逐渐增大，但对p a h s 污染物的富集系数却逐渐减小，相同污染水平 下，根系p a h s 含量、富集系数远大于茎和叶。p a h s 在根系富集系数与根部脂肪含量显著 正相关，但与根部含水量的相关性不显著；相同条件下，植物根部的苯并( a ) 芘含量、对苯 并( a ) 芘的富集系数均大于萘。 ( 2 ) 土壤植物( 细羊茅) 系统对p a h s 污染土壤的修复作用及机制 以细羊茅为试验材料，研究了植物修复萘、苯并( a ) 芘污染的去除效果，结果显示，试 验浓度范围内，种植细羊茅能有效修复土壤中萘、苯并( a ) 芘污染。细羊茅能吸收、富集部 分p a h s ，植物组织中p a h s 含量随添加浓度的升高而增大，且根部大于茎叶部、苯并( a ) 芘大于萘，但生物浓缩系数却系逐渐减小。5 5 d 后，细羊茅微生物系统中萘、苯并( a ) 芘去 除率分别为5 0 7 2 - 8 3 1 7 、4 4 3 4 7 7 4 2 ；比对照组高出4 6 4 0 、4 3 5 3 。修复过程中， 植物吸收积累不是植物促进土壤中萘和苯并( a ) 芘降解的主要原因，非生物因子、植物吸收 江苏大学工程硕士学位论文 积累、微生物降解对萘的去除率分别为4 9 8 、0 0 1 7 、1 8 7 7 ，对苯并( a ) 芘的去除率分 别为2 5 1 、0 1 1 、1 5 5 5 ；植物微生物交互作用对萘、苯并( a ) 芘的去除率分别为6 1 5 3 、 5 6 2 7 5 。说明植物微生物交互作用是细羊茅修复萘、苯并( a ) 芘污染的主要途径。 ( 3 ) 种植模式( 单种、混种) 对p a l - i s 污染土壤修复作用的影响 以黑麦草、地毯草两种植1 勿为试验材料，研究了植物在单种、混种模式下对p a h s 的 去除效果、修复行为。结果显示，在试验浓度范围内，黑麦草、地毯草能够在萘、苯并( a ) 芘污染土壤中正常生长，污染水平、栽培模式差异对植物生长影响较小。黑麦草、地毯草 联合种植5 5 d 后，土壤中萘、苯并( a ) 芘平均去除率为7 4 6 9 、6 8 1 6 ，分别比单独种植 时高出4 3 9 2 、4 6 9 7 和4 6 7 、1 6 3 2 ，联合效应显著。植物本身能吸收与累积一定量 的p a h s ，累积量与土壤中萘、苯并( a ) 芘的添加浓度正相关。相同污染水平下，茎叶部积 累量低于根部、萘小于苯并( a ) 芘、混种模式低于单种模式。在植物微生物系统中，微生物 降解、植物微生物联合效应是萘、苯并( a ) 芘去除的主要途径，但植物微生物联合效应是 混种模式下强化修复p a l l s 污染的主要原因。 土壤，多环芳烃，植物修复，植物微生物联合效应 ， 江苏大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ( p a h s ) ，o n eo ft h ew i d e l ye x i s t e dp e r s i s t e n to r g a n i c p o l l u a n t s ( p o p s ) i nt h ee n v i r o n m e n t ，a r ef o r m e dd u r i n gt h ei n c o m p l e t ec o m b u s t i o no ff o s s i lf u e l ， w o o d ，a n do t h e ro r g a n i cs u b s t a n c e s ，w h i c hi sac l a s so r g a n i cc o m p o u n d so ft w oo rm o r eb e n z e n e i ni t p a h sa r et h r e a t e n d et h eh e a l t ho fh u m a nb e i n ga n de c o l o g i c a ls a f e t yo ft h ee n v i r o n m e n t b e c a u s eo ft h e i rt o x i c ，m u t a g e n i c ，a n dc a r c i n o g e n i cp r o p e r t i e s t h er e m e d i a t i o no fp a h si so n e o ft h e h o ts p o t si nt h ee n v i r o n m e n tf i e l d s p h y t o r e m e d i a t i o ni sap r o m i s i n ga p p r o a c ht os o i lr e m e d i a t i o nd u et oi t sl o wi n v e s t m e n ta n d l o wc o s t c o m p a r e d t oo t h e r a p p r o a c h e s i n t h i s d i s s e r t a t i o n ，b a s e do nt h er e v i e wo f p h y t o r e m e d i a t i o no fp a h s ，p o te x p e r i m e n t sw e r ea p p l i e dt oi n v e s t i g a t et h ea c c u m u l a t i o na n d r e m e d i a t i o nb e h a v i o ra n dt h ei n t e r s p e c i f i cd i f f e r e n c eo fn a p h t h a l e n e ( n a p ) a n db e n z o ( a ) p y r e n e p y r e n e ( p y r ) ，t w ot y p i c a lk i n d so fp a h s ，i nt h es y s t e mo fs o i l sa n dp l a n t s t h ea c c u m u l a t i o n e f f e c to fp l a n t st op a h si nt h es o i l sw a sc l e a r e d t h e s ed e g r a d a t i o ne f f e c t so fb i o l o g i c a la n d n o n b i o l o g i c a l f a c t o r sw e r ec o m p a r e da n da n a l y s e di no r d e rt or e v e a lt h er e m e d i a t o n m e c h a n i s m s o nt h i sb a s i s ，t h er e m o v a la n dr e m e d i a t i o no fp a h si ns o i l sb ys i n g l e s p e c i e sa n d m i x e ds p e c i e sp l a n t i n gp a t t e r n sw e r ea l s oc o m p a r e d t h e s er e s u l t sp r o v i d e dat h e o r e t i c a lb a s i s f o rt h ef o r m u l a t i o no fe c o m o m i ca n de f f e c t i v er e m e d i a t i o no fp a h s t h em a i no r i g i n a l c o n c l u s i o n sa r es h o w na sf o l l o w s 1 s c r e e n i n go fs i xp l a n ts p e c i e sf o rp h y t o r e m e d i a t i o no fn a p h t h a l e n eo rb e n z o ( a ) p y r e n e p y r e n ei ns o i l s f i v ep l a n ts p e c i e s ，c y n o d o nd a c t y l o nl ，l o l i u mm u l t i f l o r u ml a m ，f e s t u c ar u b r a ，z o y s i a j a p o n i c as t e u d ，a x o n o p u sa f f i n i s ，w e r es c r e e n e df o rt h e i ra b i l i t yf o rt h ec l e a n u po fp a h s p i k e d s o i la tt h e i ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n so fr a n g i n gf r o m0t o3 0 0m g k g 。1b yp o t se x p e r i m e n t si na g r e e n h o u s e i ti ss h o w e dt h a tt h er e m o v a lo fn a pa n dp y rw e r ep r o m o t e db yt h ef i v ep l a n t s p e c i e s ，b u tt h ei n t e r s p e c i f i cd i f f e r e n c ev a r i e dd e e p l y a tt h ee n do ft h ee x p e r i m e n t ( 5 5 d ) ，i ti s s h o w e dt h a tt h er e m o v a lo fn a pa n dp y rb ya x o n o p u sa f f n sa n df e s t u c ar u b r aw e r eb e t t e rt h a n o t h e r sp l a n t s t h er e m o v a lr a t e so fn a pa n dp y ri nt h ev e g e t a t e ds o i l sw e r e5 7 6 2 - - - 8 2 2 7 a n d 4 8 1 7 7 7 4 1 b yf e s t u c ar u b r a , r e s p e c t i v e l y p h y t o r e m e d i a t i o ne f f i c i e n c i e so fn a pa n dp y ri n s o i l sh a v el i t t l et od ow i t ht h ep l a n tb i o m a s s i ti ss h o w e dt h a tt h e s ep l a n t sh a v ea b s o r b a t i o na n d a c c u m l a t i o ne f f e c tt op a h si ns o i lt h r o u g ht h er e m e d a t i o n t h e s er e s u l t ss u g g e s t e dt h a tw i t ht h e i n c r e a s eo ft h e i ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n s ，t h ea c c u m u l a t i o n sc o n c e n t r a t i o n so fn a po rp y ri np l a n t t i s s u e sm o n o t o n i c a l l yi n c r e a s e d ，b u tb c f s ( b i o c o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ) o ft h e s ec o m p o u n d s t it 江苏大学工程硕士学位论文 g r a d u a l l yd e c r e a s e d u n d e rt h es a m ec o n t a m i n a t i o nl e v e l ，p a h sc o n c e n t r a t i o n si ns h o o ta n d s c f s ( s h o o tc o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ) w e r ea l w a y ss i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h o s ec o n c e n t r a t i o n si n r o o ta n dr c f s ( r o o tc o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ) t h ec o n c e n t r a t i o n so fn a pi np l a n t sa r ea l w a y sl o w e r t h a nt h o s eo fp y r p l a n t su p t a k ea n da c c u m u l a t i o n so ft h e s ec o m p o u n d sw e r ee v i d e n t ，r c f so f t h e s ec o m p o u n d ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dt or o o tl i p i dc o n t e n t s ，b u ts i m i l a rc o r r e l a t i o n s t or o o tw a t e rc o n t e n t sc o u l dn o tb ef o u n d r e s u l t sf r o mt h i ss t u d ya l s os u g g e s t e daf e a s i b i l i t yo f t h ee s t a b l i s h m e n to fp h y t o r e m e d i a t i o nf o rs o i lp a h sc o n t a m i n a t i o n 2 r e m o v a la n dr e m e d i a t i o nm e c h a n i s m so fp a h si ns o i lb yf e s t u c ar u b r a p o te x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u tt oi n v e s t i g a t et h ea c c u m u l a t i o na n dr e m o v a lm e c h a n i s m s a n de f f i c i e n c i e so fp a h sb yl o l i u mm u l t i f l o r u ml a m i ti ss h o w e dt h a tp l a n t a t i o no ff e s t u c a r u b r as i g n i f i c a n t l yr e m o v e dn a pa n dp y rf r o ms o i l sa tt h e i ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n so f0t o3 0 0 m g k g - 1 a f t e r 5 5 d a y sp l a n t a t i o n o ff e s t u c ar u b r a ，a b o u t5 0 7 2 - 8 3 1 7 o fn a pa n d 4 4 3 4 - 7 7 4 2 o fp y rw e r er e m o v e df r o mt h es o i l s ，r e s p e c t i v e l y t h er e m o v a lr a t e so ff e s t u c a r u b r aw e r ea v e r a g e l y4 6 4 0 o fn a pa n d4 3 5 3 o fp y rf r o mt h es o i l sh i g h e rt h a nt h a to f c o n t r o ls o i l s p a h sw e r ea b s o r b e da n da c c u m u l a t e db yf e s t u c ar u b r a t h e s er e s u l t ss u g g e s t e d t h a tw i t ht h ei n c r e a s eo ft h e i ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n s ，t h ea c c u m u l a t i o n sc o n c e n t r a t i o n so fn a po r p y ri np l a n tt i s s u e sm o n o t o n i c a l l yi n c r e a s e d ，b u tb c f s ( b i o c o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ) o ft h e s e c o m p o u n d sg r a d u a l l yd e c r e a s e d i ts h o w e dt h a ta c c u m u l a t i o no fn a pa n dp y rb yf e s t u c ar u b r a w a s n tt h em a i nr e a s o nf o rt h e i rd e g r a d a t i o n t h er e m o v a lr a t e so fn a pb yn o n b i o t i cf a c t o r s ， a c c u m u l a t i o na n dd e g r a d a t i o no fm a c r o b i o t i cw e r e4 9 8 、0 0 1 7 、1 8 7 7 ，r e s p e c t i v e l y t h e r e m o v a lr a t e so fp y rb yn o n b i o t i cf a c t o r s ，a c c u m u l a t i o na n dd e g r a d a t i o no fm a c r o b i o t i cw e r e 2 5 1 、0 1 1 、1 5 5 5 ，r e s p e c t i v e l y h o w e v e r , t h e r e m o v a lr a t e so fn a pa n d p y rb y p l a n t - m i c r o b i a l i n t e r a c t i o n sw e r e6 1 5 3 、5 6 2 7 5 ，r e s p e c t i v e l y i t s u g g e s t e dt h a t t h e p l a n t m i c r o b i a li n t e r a c t i o n sw a s t h em a i nr e a s o nf o rr e m o v eo fn a pa n dp y r 3 m u l t i s p e c i e sp h y t o r e m e d i a t i o no fn a p h t h a l e n eo rb e n z o ( a ) p y r e n ep y r e n ei ns o i l s t h ep o t e n t i a l so ft w op l a n ts p e c i e s ，l o l i u mm u l t i f l o r u ml a m a n da x o n o p u sa 萨n i s ， s e p a r a t e l yo rj o i n t l yo nt h ed e g r a d a t i o no fp a h si ns o i lw e r ee s t i m a t e db yp o t se x p e r i m e n t si na g r e e n h o u s e i ts h o w e dt h a tt h ep r e s e n c eo fv e g e t a t i o na n dm u l t i s p e c i e sh a dl i t t l ee f f e c to nt h e i r g r o w t hi ns o i l sa tt h e i ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n sr a n g i n gf r o m0 t o3 0 0m g 。k g 1 a tt h ee n do ft h e5 5 de x p e r i m e n t ，t h er e m o v a lr a t eo fn a pa n dp y ri ns o i l sw i t ha x o n o p u sa f f i n i sa n dl o l i u m m u l t i f l o r u mi nm i x e dc r o p p i n gw e r e7 4 6 9 、6 8 1 6 ，r e s p e c t i v e l y , w h a tw e r e4 3 9 2 、4 6 9 7 ， 4 6 7 、1 6 3 2 h i g h e rt h a ns i n g l ec r o p p i n g p a h sw e r ea b s o r b e da n da c c u m u l a t e db yp l a n ta n d t h ea m o u n tw a sp o s i t i v e l yr e l a t e dt ot h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fn a pa n dp y r u n d e rt h es a m e c o n t a m i n a t i o nl e v e l ，p a h sc o n c e n t r a t i o n si ns h o o ta n ds c f s ( s h o o tc o n c e n t r a t i o nf a c t o r s ) w e r e t v _ 、 江苏大学工程硕士学位论文 l o w e rt h a nt h o s ec o n c e n t r a t i o n si nr o o ta n dr c f s ( r o o tc o n c e n t r a t i o n f a c t o r s ) t h e c o n c e n t r a t i o n so fn a pi np l a n t sa r ea l w a y sl o w e rt h a nt h o s eo fp y r i nt h ep l a n t - m i c r o b i a ls y s t e m ， t h ed e g r a d a t i o no fm i c r o o r g a n i s ma n dp l a n t m i c r o b i a li n t e r a c t i o n sw e r et h em a i nr e a s o nf o rt h e r e m o v a lo fn a pa n dp y r t h e s er e s u l t ss u g g e s t e daf e a s i b i l i t yo ft h ee s t a b l i s h m e n to f m u l t i s p e c i e sp h y t o r e m e d i a t i o nt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fb i o a u g m e n t a t i o ni nd e c o n t a m i n a t i n g p a h sc o n t a m i n a t e ds o i l s ，d e c r e a s i n gc r o pa c c u m u l a t i o n st op a h sa n dr e d u c i n gr i s k sa s s o c i a t e d w i t hp a h s k e y w o r d s ：s o i l ，p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n s ，p h y t o r e m e d i a t i o np l a n t - m i c r o b i a l i n t e r a c t i o n s 江苏大学工程硕士学位论文 江苏大学工程硕士学位论文 目录 第一章文献综述1 1 1 土壤有机污染的修复方法1 1 2 植物修复土壤有机污染的原理2 1 2 1 植物对土壤中有机污染物的直接吸收2 1 2 2 植物释放分泌物和酶去除土壤有机污染物5 1 2 3 根际强化微生物对有机污染物的矿化作用6 1 3 植物修复土壤有机污染的几个关键问题7 1 - 3 1 高效修复植物筛选7 1 3 2 植物一微生物联合修复7 1 3 3 多种植物物种复合修复8 1 4 研究目的意义8 1 5 研究内容、技术路线、创新之处9 1 5 1 主要研究内容9 1 5 2 技术路线1 0 1 5 3 创新之处1 1 第二章植物对土壤中p a i l s 的吸收富集、修复效果的种间差异1 2 2 1 材料1 2 2 1 1 土壤1 2 2 1 2 植物1 2 2 1 3p a h s 代表物1 2 2 1 - 4 主要试剂与仪器1 2 2 2 研究方法1 2 2 3 结果与讨论1 4 2 3 1 萘、苯并( a ) 芘污染土壤对植物生长的影响1 5 2 3 2 植物( 地毯草) 对土壤中萘和苯并( a ) 芘的吸收积累作用1 5 2 3 3 植物( 地毯草) 对萘、苯并( a ) 芘的生物浓缩系数1 6 2 3 4 植物对p a h s 的吸收积累作用与植物组织组成之间的关系1 7 2 4 本章小结1 9 第三章植物( 细羊茅) 对苯并( a ) 芘、萘污染土壤的修复效应与机制研究2 0 v i i 江苏大学工程硕士学位论文 3 1 材料2 0 3 2 研究方法2 0 3 3 结果与讨论2 0 3 3 1 细羊茅对土壤中萘苯并( a ) 芘污染的修复作用2 0 3 3 2 细羊茅对土壤中萘、苯并( a ) 芘污染的修复机制研究2 3 3 3 3 讨论2 4 3 4 本章小结2 5 第四章种植模式( 单种、混种) 黼( a ) 像萘污槊上黝笏新乍用懒2 7 4 1 材料2 7 4 2 研究方法2 7 4 3 结果与讨论2 7 4 3 1 不同栽培模式下的修复作用2 7 4 3 2 不同栽培模式下p a h s 修复机制的比较3 0 4 3 3 讨论3 2 4 4 本章小结3 3 第五章结论、新意及展望3 4 5 1 结论3 4 5 1 1 植物修复p a h s 污染土壤的种间差异3 4 5 1 2 植物对土壤p a h s 污染的修复效应及机制3 4 5 1 3 不同种植模式下植物对土壤p a h s 污染的修复作用3 5 5 2 研究新意3 5 5 3 研究展望3 5 参考文献3 7 致 射4 4 江苏大学工程硕士学位论文 第一章文献综述 随着工业化进程的加速，有毒有害物质的种类和数量剧增，越来越多的有毒有害有机 物( 如多环芳烃、多氯联苯、杀虫剂、除草剂等) 通过各种途径进入刭土壤中【1 1 ，严重地影响 了人类生存。与重金属污染相比，有机物污染要广泛而见效快。多环芳烃( p a h s ) 等持久性 有机污染物大多具有“三致”效应，主要由有机物不完全燃烧或高温裂解产生，可通过空 气或水进行长距离输送，参与生化地球循环，最终累积在土壤环境中，并在土壤作物系统 中迁移，进而危及生念系统和人体健康【2 ，3 1 。因此，人们对有机污染物在土壤植物系统中 的迁移过程给予了广泛地关注，并进行相关方面的研究1 4 。土壤p a h s 等有机污染，严重 影响农产品的安全，并造成地下水次生污染，对人群健康的影响已经或f 在显露出来。修 复土壤p a h s 等持久性有机物污染已成为国内外土壤和环境科学界共同关注的热点问题之 一【8 - 1 0 1 。 1 1 土壤有机污染的修复方法 土壤有机污染的修复主要方式i l l j 有物理化学修复、生物修复、化学与生物相结合修复 等。物理修复主要采用客土法，或用汽提、热解吸、焚烧、填埋等方法去除或固定污染物。 化学修复通常是向土体中注入表面活性剂等增效试剂，提高p a h s 等有机污染物的流动性 而迁出土体，或形成有机黏土提高污染物的滞留性和稳定性，降低其迁移进入其它环境介 质的能力【1 2 j 。但物理化学修复容易造成次生污染，且处理费用昂贵，故不宜大规模应用。 生物修复主要包括微生物修复、植物修复、植物微生物联合修复。与物理化学修复相 比，生物修复成本低、处理效果好、无二次污染。其中微生物修复是利用筛选、驯化的专 性微生物或基因工程菌降解土壤有机污染物，实现修复的目的。微生物修复技术研究较早， 己衍生出就地处理( o n s i t e ) 、原位处理( i n s i t u ) 和生物反应器( b i o r e a c t o r ) 等三种微生物修复方 式，应用这些技术处理多环芳烃等持久性有机污染土壤已有广泛研究。从菌种来源看，有 机污染物的降解菌可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌。受数量和降解活性的影 响，土著微生物处理土壤污染的效率往往不高。实际修复中常从土壤中分离专性微生物， 经筛选和驯化后再接种到土壤中，以提高土壤污染的修复效率；事实上，这些专性微生物 只能降解特定类型的污染物，且外来微生物易受到土著微生物的竞争，只有大量接种爿能 形成优势，由此也易造成土壤微生态环境的不利影响。基因工程菌是利用基因工程技术将 多种降解基因转入微生物体内，使其具有广谱的降解能力；但迄今，基因工程菌可能存在 1 江苏大学工程硕士学位论文 潜在的生态风险，在国际上其环境安全问题仍存在很大的争议，在实际应用上仍受到严格 的限制。 植物修复是治理土壤污染的经济、有效途径之一。但目前的研究工作主要集中在筛选 或培育高积累量植物，以修复土壤重金属污染。人们也希望用植物修复土壤有机污染，研 究了植物种类、污染物性质、土壤类型等对土壤有机污染植物修复效率的影响【1 3 - 1 7 】；并试 图用动力学模型或平衡模型评价土壤有机污染的植物修复过程。近3 0 年来，相关研究已 取得很多进展。近年来，向土壤中加入外源微生物以提高土壤有机污染的修复效率，研究 植物微生物联合修复技术取得的成果更加令人兴奋。 化学与生物相结合修复也是当前最具潜力的土壤有机污染修复方式1 1 3 j 。它是基于表面 活性剂等的活化作用，增溶洗脱土壤有机污染物，并改善土壤溶液中p a h s 等有机污染物 的植物微生物可利用性，以强化土壤有机污染的生物修复效率。其中表面活性剂等的增溶 沈脱作用是前提，植物吸收积累、微生物降解是关键。迄今研究较多的是表面活性剂增效 微生物修复技术；能否用表面活性剂等强化植物修复土壤有机污染的效率，尚少有报道。 土壤有机污染各种不同修复方法的修复成本见表1 1 。 表1 1 土壤有机污染各种不同修复方法的修复成本 t a b l e1 1c o s t so fv a r i o u sr e m e d i a t i o nt e c h n i q u e sf o ro r g a n i cc o n t a m i n a t e ds o i l s 修复方法r e m e d i a t i o nt e c h n i q u e sf o ro r g a n i cc o n t a m i n a t e ds o i l s 成奉( 荚冗吨) c o s t s ( s t ) 植物修复( p h y t o r e m e d i a t i o n ) 原位生物修复f i ns i t ub i o r e m e d i a t i o n ) 间接热解吸( i n d i r e c tt h e r m a l ) 土壤冲洗( s o nw a s h i n g ) 同定稳定化( s o l i d i f i c a t i o n s t a b i l i z a t i o n ) 溶剂萃取( s o l v e n te x t r a c t i o n ) 焚烧( i n c i n e r a t i o n l 1 0 ，3 5 5 0 - 1 5 0 1 2 0 - 3 0 0 8 0 - 2 0 0 2 4 0 - 3 4 0 3 6 0 - 4 4 0 2 0 0 1 5 0 0 1 2 植物修复土壤有机污染的原理 根据土壤中有机污染物的归趋方式，将植物修复土壤有机污染的机制概括为：直接吸 收、根部释放分泌物和酶促进有机污染物降解；植物强化根际微生物的降解作用【1 8 】。 1 2 1 植物对土壤中有机污染物的直接吸收 1 2 1 1 植物吸收行为 植物从土壤中直接吸收有机污染物，是植物去除土壤和水体中中等亲水性有机污染物 的重要机制之一【8 ，1 3 l 。上世纪6 0 年代以来，植物吸收土壤有机污染物一直受到学者们的关 2 江苏大学工程硕士学位论文 注。s i m o n i c h 和h i t e s 9 】概括了植物从土壤中吸收有机污染物的过程和机制( 图1 1 ) 。 一，、 环境空气 、一一 盯 叶j i 外表面 叶片内部 i 木韧 质皮 部部 f 根内部 根表面 f 厂、 土壤 、 、。 f ( 辛醇气分配系数、叶表面积、n t4 脂肪含量) f ( 辛醇- 水分配系数) f ( 辛醇一水分配系数) f ( 溶解度、亨利系数、十壤污染物含量) 图1 1 植物吸收有机污染物机制1 9 】 f i g 1 is i m p i f i e dm e c h a n i s mo fp o l l u t a n tu p t a k eb yv e g e t a t i o r 植物可以被动或主动方式吸收有机污染物，这些有机物从土壤进入植物体主要有两种 途径：植物根系直接从土壤中吸收、并随蒸腾流沿木质部向茎叶传输污染物；植物地上部 分吸收从土壤挥发到空气中的有机污染物1 1 9 , 2 0 1 。 植物不同部位吸收积累污染物的能力不同。根吸收非挥发亲脂性有机污染物的能力一 般大于茎叶。m a t t i n a 等研究报道【2 l 】，供试植物( 莴苣、南瓜、夏南瓜、黄瓜、西红柿、菠 菜) 对氯丹的根系富集系数比茎叶富集系数大4 倍以上。 有机污染物进入植物体后的去向包括：有机污染物随蒸腾流传输并分配到其它组织 【2 2 1 ；与植物组织结合成非活性形态【2 5 】；通过植物挥发、植物降解去除或转变成低毒性化合 物【1 7 , 2 3 , 2 4 l 。不同有机污染物进入植物后的去向并不一致，有研究得出植物体内9 9 的六氯 代苯残留是以母体形态存在，且残留量随植物脂肪含量的增加而升高【2 2 】。 1 2 1 2 植物吸收的影响因素 植物吸收积累有机污染物的程度与土壤环境条件、植物种类和组成、污染物性质等因 素有关【2 6 】。 ( 1 ) 土壤 土壤不仅是有机污染物的汇集处