论文部分内容阅读
当前,我国土壤有机污染问题较为突出。如何加强土壤有机污染防治、改善土壤环境质量已经成为研究者迫切解决的难点问题之一。多环芳烃(PAHs)是土壤中常见的一类持久性有机污染物,对生物体具有“三致”效应。已有研究表明,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能影响植物吸收 PAHs,促进土壤中 PAHs 的降解,但是其相关作用机制仍不明确。球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)是目前发现的唯一一种由AMF菌丝分泌的糖蛋白,然而关于GRSP对土壤中PAHs等有机污染物环境行为的影响鲜有报道。研究GRSP对土壤中PAHs吸附/解吸和有效性的影响,有望为深入地揭示AMF影响土壤中PAHs去除和植物吸收PAHs的机制提供重要依据。本文以菲和芘为PAHs的代表物,采用批量平衡试验方法,研究了 GRSP对土壤中PAHs吸附和解吸的影响;采用微宇宙试验方法,揭示了 GRSP对土壤中PAHs有效性的影响规律。主要研究结果如下:(1)采用批量平衡试验方法,以红壤、黄棕壤和黑土为供试土样,解析了 GRSP对土壤吸附PAHs的影响。供试土样对菲的等温吸附曲线符合线性方程,加入GRSP后吸附曲线仍为线型(r2>0.93),其吸附机制为分配作用。GRSP抑制了土壤对菲的吸附,土壤有机质含量越低,抑制作用越明显。随着总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)浓度由0增加至50 mg·L-1,红壤、黄棕壤和黑土吸附菲的分配系数(Kd)分别由286.35、294.91和313.91 L·kg-1降至68.49、72.97和106.3 L.kg-1。与易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)相比,T-GRSP对土壤吸附菲的抑制作用更强。去除土壤中内源的GRSP后,供试土样吸附菲的Kd值增大,表明土壤中固有的GRSP抑制了土壤对菲的吸附。菲在GRSP中的分配系数Kphen/GRSP(75249L·kg-1)和在溶解性有机质(DOM)中的分配系数Kphen/doc(8317.6L.kg-1)远大于供试土样吸附菲的分配系数(Kd);加入GRSP后,菲与溶液中DOM和GRSP的结合作用强,抑制土壤固相对菲的吸附;这应是GRSP抑制土壤吸附菲的主要原因。(2)采用批量平衡试验法,揭示了 GRSP对土壤中PAHs解吸的影响。GRSP促进土壤中菲和芘的解吸,且随着GRSP浓度的增加,解吸量呈增大的趋势。延长污染土样老化时间则降低了土样中菲和芘的解吸量;土壤有机质含量越低,菲和芘的解吸量越大。与EE-GRSP相比,T-GRSP对土壤中菲和芘解吸的影响更强。解吸平衡溶液中DOM浓度变化规律和吸附实验较为一致;DOM与供试PAHs的结合促进PAHs从土壤释放进入溶液,揭示了 GRSP影响土壤中PAHs解吸的作用机制。(3)采用微宇宙试验方法,研究了 GRSP对土壤中PAHs有效性的影响。向供试土样中加入0～25mg·kg-1GRSP并培养0～60d后,用正丁醇提取有效态菲和芘。实验条件下,随着GRSP添加量增大,土样中可萃取态菲和芘含量提高;与不添加GRSP对照相比,加入25 mg.kg-1 T-GRSP的红壤、黄棕壤、黑土中可萃取态菲含量分别增加了 189%、52%和205%。分析了老化时间、PAHs种类、微生物活性对土壤中PAHs有效性的影响。随着老化时间的延长,土样中菲和芘有效性降低,老化60d后黄棕壤中可萃取态菲和芘分别降低了 51.7%和17.5%;PAHs种类不同,GRSP影响下可萃取态PAHs含量变化存在差异,由于芘的分子量高、苯环数多、辛醇-水分配系数大,其在土壤中有效性更低;微生物降解也是导致GRSP作用下土壤中PAHs有效性降低的重要原因之一。