底质性质对菹草净化沉积物中多环芳烃的影响

摘要

由于多环芳烃（PAHs)具有难降解的特性，沉积物中PAHs的蓄积会给水环境以及人体健康带来极大的威胁。植物修复是一种经济、环境友好的修复手段，其修复效果与植物的生长状况显著相关。作为影响沉水植物生长以及影响污染物生物可利用性的一个重要指标，底质性质是影响沉水植物修复效果的重要因素。因此，本论文以菹草为被试植物，以菲和芘为目标污染物，研究了底质氨氮含量和有机质含量对菹草净化沉积物中PAHs的影响，主要结论如下： (1 ) 相比于未添加氨氮沉积物处理组，沉积物中氨氮的添加可以提高菹草的生长速率，但是菹草生长速率在低、高浓度氨氮添加沉积物中差异不大。高浓度氨氮添加促进菹草叶绿素与可溶性蛋白含量的增加，实验后期促进地上部分生物量的积累，地下生物量增长速度放缓，相比于低浓度氨氮添加植物根冠比会有所降低。54天的实验表明，氨氮的添加能够提高菹草对PAHs的去除率。当沉积物中氮添加量分别为0 、0 .1 和 0.2 g/kg时，菹草对菲和芘去除率的提高分别为12.5% 和 14.2%、19.2% 和 18.3%、18.8% 和 18.0%。实验结果证明，P A H s 去除效果与菹草的生长状况尤其是根部的生物量相关。氨氮的添加能够显著促进植物根部生物量的累积，根系分泌物以及根系释氧促进了根际微生物以及酶对PAHs降解活性的提尚，从而进一步提尚了 PAHs的去除率。 (2)沉积物有机质（S O M ) 含量能够对菹草的生长产生显著的影响，菹草在 SOM 含量丰富的沉积物中前期生长较快，但是后期生长放缓，甚至因为沉积物氧环境较差出现根部腐烂的现象。36天的实验表明，PAHs的去除率随着SOM含量的增加而降低。菹草能够促进沉积物中PAHs的降解，并且菹草对PAHs去除率的提高程度与SOM 含量呈正相关关系。不同SOM 含量沉积物菲和芘去除率的提高幅度由小到大依次为为9.35%和9.02%(有机质含量为1.20%)< 12.47%和 10.34% (有机质含量为3.14%) < 13.60%和 10.95% (有机质含量为5.08%)。 (3) PAHs的生物降解取决于沉积物中PAHs的生物可利用性和微生物的降解活性。通过两相解吸模型对PAHs生物可利用性的定量分析以及多酚氧化酶活性的测定，我们发现不同有机质含量沉积物中菹草对PAHs去除率的提高幅度与菹草对PAHs生物可利用性提高的幅度有一致的变化趋势，而三个沉积物中植物对多酚氧化酶活性的提高程度不存在明显差异。由此我们认为菹草对沉积物中PAHs生物可利用性的改善是影响有机质含量不同沉积物中菹草促进PAHs去除率提尚的关键因素。

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