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多环芳烃污染农田土壤的菌根修复及强化技术研究

杨婷  
【摘要】: 随着经济的快速发展和工业化进程的加快,我国局部地区农田土壤多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs)污染日趋严重。PAHs是一类具有致癌、致畸、致突变性的持久性有机污染物,其环境风险不容忽视。本文以江苏无锡某PAHs长期污染农田土壤为对象,重点开展了PAHs污染农田土壤的菌根修复及强化技术研究,主要包括:丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza, AM)真菌对植物修复PAHs污染土壤的影响,有机废弃物对土壤中PAHs降解的影响以及有机废弃物强化菌根修复PAHs污染土壤的研究,旨在为PAHs污染土壤的原位生物修复技术提供新的理论基础和方法。本研究的主要结果如下: (1)通过温室盆栽试验,研究接种土著与外源AM真菌对紫花苜蓿与黑麦草修复PAHs污染土壤的影响。结果发现,接种外源AM真菌苏格兰球囊霉(Glomus caledonium)36号显著提高紫花苜蓿和黑麦草的AM真菌侵染率并促进植物生长,而接种土著菌剂或土著菌剂与36号菌剂双接种对AM真菌侵染和植物生长没有促进作用,甚至降低了黑麦草苗期的AM真菌侵染率;种植紫花苜蓿和黑麦草促进了土壤中PAHs的降解,这两种植物接种36号菌剂的处理60 d时土壤PAHs降解率分别从对照处理的33.2%和32.9%显著提高到42.2%和42.3%,说明36号菌剂可以明显地提高植物修复效率,而接种土著菌剂对修复作用没有明显影响,土著菌剂与36号菌剂双接种对紫花苜蓿的修复效果也没有显著影响,但60 d时显著提高黑麦草的修复效率;土壤中PAHs的降解率与植物根系的AM真菌侵染率呈明显的正相关关系(P0.05),表明AM真菌侵染可以提高紫花苜蓿与黑麦草修复PAHs污染土壤的效率。 (2)运用泥浆反应法研究添加2.5%发酵牛粪(Fermented Cow Dung, FD)和造纸干粉(Dry Powdered Sludge of Papermaking waste, PP)对土壤中PAHs降解的影响。结果发现,所有处理土壤中PAHs的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中PAHs降解菌数量,在培养30 d后土壤中PAHs降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P0.05)。结果还发现,PAHs分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环PAHs的降解率达95%以上,3环PAHs的降解率为50%左右,对照处理4~6环PAHs的降解率为7%~13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4~6环PAHs的降解率显著提高到21%~28%(P0.05),但对2~3环PAHs的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中PAHs降解的影响关键在于促进高环PAHs降解菌的生长繁殖及降解活性。 (3)通过温室盆栽试验,研究添加发酵牛粪和造纸干粉对菌根化紫花苜蓿修复PAHs污染农田土壤的影响。结果发现,添加0.5%~2.0%发酵牛粪基本不影响AM真菌侵染率,但均显著促进紫花苜蓿生长(P0.05),其中添加1.0%和2.0%处理的土壤PAHs含量相较对照趋于下降;添加0.05%和0.1%造纸干粉均显著提高AM真菌侵染率和植株生物量,但添加0.2%处理则产生了显著的抑制作用(P0.05),仅添加0.05%处理土壤PAHs含量显著低于对照,且3~5环PAHs降解率均显著提高(P0.05)。此外,土壤中PAHs降解率与AM真菌侵染率之间呈显著正相关关系(P0.05)。这些结果表明,添加适量发酵牛粪可直接通过增强养分供应来促进植物生长,但对PAHs降解影响较小;添加微量造纸干粉可通过增进AM真菌侵染来促进植株生长、加速PAHs降解,因而可作为刺激性物质应用于菌根修复。


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