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在我国,土壤有机污染问题已相当严重。PAHs是环境中的一类高危险的污染物,它是POPs中的一种,普遍存在于土壤、水体和大气中。土壤中多环芳烃等有机污染物形态及迁移的研究,将为评价作物污染风险、提高修复效率等提供重要依据。
本文在评述了土壤中有机污染物残留及形态的基础上,以菲、芘为多环芳烃代表物,研究了低分子量有机酸作用下,土壤中PAHs的残留及形态,以及低分子量有机酸作用下不同形态菲在土柱中的迁移,探讨了污染区植物根表不同距离的PAHs分布规律。主要成果如下:
1.采用微宇宙试验方法,以菲和芘为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了几种低分子量有机酸作用下黄棕壤中菲和芘的残留和形态。结果表明,老化60 d后土壤中菲和芘的残留含量明显减少;不施加有机酸的对照土壤中,菲和芘的残留含量为10.13和29.18 mg·kg-1,去除率为87.33%和63.50%。与对照相比,供试浓度(0~64 mg·kg-1)范围肉,柠檬酸、草酸、酒石酸等3种低分子量有机酸作用下土壤中PAHs残留含量提高,去除率减小,表明供试条件下有机酸抑制土壤中菲和芘的降解;进一步分析发现,少量(≤4 mg·kg-1)的有机酸即可对PAHs降解产生高的抑制效果。微生物降解在PAHs的去除中起重要作用,且芘比菲更抗微生物降解。供试条件下,可脱附态和有机溶剂提取态是土壤中菲和芘存在的主要形态,而结合态残留占总残留的比例很小(<8.5%)。3种有机酸均提高了土壤中可脱附态和有机溶剂提取态菲和芘的残留含量,施加有机酸使土壤中菲和芘的可脱附态含量较对照分别提高了46.67%~749.1%和1.83%~80.20%,有机溶剂提取态则提高了8.73%~375.2%和22.63%~114.3%;低分子量有机酸作用下结合态的菲和芘含量仍很小。
2.采用土柱淋洗试验,研究了柠檬酸淋洗对土壤中不同形态菲的迁移作用。结果表明,去离子水和柠檬酸均可以淋出土壤中的菲,供试浓度范围内,当柠檬酸的浓度为2 mmol·L-1时,菲的淋出效率最大,为33.32%,此时淋出效率是去离子水淋洗对照的1.23倍,即淋洗效果最好。在去离子水和柠檬酸的淋洗作用下,菲的可脱附态、有机溶剂提取态都表现出土柱上层<土柱中层<土柱下层的规律,而结合态残留土柱上层含量大于中下层含量。说明可脱附态和有机溶剂提取态易于向下迁移,而结合态较稳定。在柠檬酸淋洗的过程中,部分的可脱附态会向有机溶剂提取态转化。
3.采用超声波萃取和紫外吸收检测反相高效液相色谱分离测定11种美国环保局规定的优先多环芳烃污染物的方法,研究了PAHs污染下根际土壤中PAHs的梯度分布规律。PAHs胁迫下,三叶草和牛膝草根际土壤中的PAHs具有一定的分布规律,随着离根系表面距离的增加,土壤中PAHs的含量均呈减少的趋势。实验表明,根表附近土壤中的PAHs含量均小于无植物生长的对照组。三叶草对PAHs的降解能力大于牛膝草,根系分泌物在PAHs的降解过程中起着重要的作用。