野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究

发布时间：2016-08-30 17:01

本文关键词：野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究，由笔耕文化传播整理发布。

２０１４年４月；第３４卷第４期；环境科学学报ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕ；Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４Ａｐｒ．，２０１４；ＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０；程立娟，周启星．２０１４．野生观赏植物长药八宝对；ＣｈｅｎｇＬＪ，ＺｈｏｕＱＸ．２０１４．Ｐｈｙｔ；野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究；程立娟，周启星?；南开大学环境科学与工

２０１４年４月

第３４卷第４期

环　境　科　学　学　报　ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ

Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４Ａｐｒ．，２０１４

ＤＯＩ：１０．１３６７１／ｊ．ｈｊｋｘｘｂ．２０１４．０１５９

程立娟，周启星．２０１４．野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究［Ｊ］．环境科学学报，３４（４）：９８０?９８６

ＣｈｅｎｇＬＪ，ＺｈｏｕＱＸ．２０１４．ＰｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓｕｓｉｎｇａｗｉｌｄｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔＨｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ，３４（４）：９８０?９８６

野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究

程立娟，周启星?

南开大学环境科学与工程学院，环境污染过程与基准教育部重点实验室／天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室，天津３０００７１收稿日期：２０１３?０７?３１　　　修回日期：２０１３?０９?０６　　　录用日期：２０１３?０９?１３

摘要：植物修复作为一项绿色修复技术，是石油烃污染土壤有效而可行的修复方法之一．野生观赏植物应用于植物修复，不仅能展现野生植物的良好耐性，在治理污染的同时美化环境，还能发挥观赏植物的特性，避免将污染带入食物链．本研究通过温室盆栽试验探讨了野生观赏植物长药八宝（Ｈｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ）对大港油田石油烃污染土壤的修复潜力．结果表明：长药八宝对石油烃污染的盐碱土具备良好的耐性，虽然长药八宝的地上部生物量相对于对照组有所降低，但与修复活动更为相关的根部生物量并未受到明显抑制，长药八宝也未表现出明显的毒害症状；长药八宝对石油烃污染土壤的修复效果比较显著，当土壤石油烃浓度为１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１、２００７５ｍｇ·ｋｇ－１和３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１时，其降解率分别为４７．９９％、２４．４９％和２２．９８％，明显高于空白对照组的降解率（仅为３２．３７％、２１．５７％和１７．６４％）（ｐ＜０．０１）；通过最大或然数法（ｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｅｎｕｍｂｅｒ，ＭＰＮ）观测到１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１、２００７５ｍｇ·ｋｇ－１和３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１浓度的石油烃污染胁迫下，烷烃和芳烃降解菌的数量都要高于空白对照组，这在一定程度上促进了根际微生物对石油烃的降解．总之，长药八宝对一定浓度的石油烃污染盐碱土具备良好的耐性，对土壤中石油烃污染物具备较高的降解率，具备修复总石油烃浓度在４００００ｍｇ·ｋｇ－１以下的石油烃污染盐碱土的能力．关键词：植物修复；长药八宝；石油烃；野生观赏植物；污染土壤

文章编号：０２５３?２４６８（２０１４）０４?９８０?０７　　　中图分类号：Ｘ５３　　　文献标识码：Ａ

ＰｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓｕｓｉｎｇａｗｉｌｄｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔＨｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ

ＣＨＥＮＧＬｉｊｕａｎ，ＺＨＯＵＱｉｘｉｎｇ?

ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｌｌｕｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｒｉｔｅｒｉａ／ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＲｅｍｅｄｉａｔｉｏｎａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７１Ｒｅｃｅｉｖｅｄ３１Ｊｕｌｙ２０１３；　　　ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ６Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１３；　　　ａｃｃｅｐｔｅｄ１３Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１３

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｔｙｐｅｏｆｇｒｅｅｎｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｌｅａｎｕｐｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＨＣｓ）ｉｎｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｓ．Ｗｉｌｄｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｎｏｔｏｎｌｙｂｅａｕｔｉｆｙｏｕｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｒｏｒｎａｍｅｎｔａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｂｕｔａｌｓｏａｖｏｉｄｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｔｏｔｈｅｆｏｏｄｃｈａｉｎｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｉｒｇｏｏｄｅｎｄｕｒａｎｃｅ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄａｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｐｏｔ?ｃｕｌｔｕｒｅ

ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆａｓｐｅｃｉａｌｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔＨｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ．ｉｎｒｅｍｅｄｙｉｎｇＰＨＣｓ?ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓａｌｉｎｅ?ａｌｋａｌｉｓｏｉｌｓｆｒｏｍｔｈｅＤａｇａｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄｉｎＴｉａｎｊｉｎ，Ｃｈｉｎａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＨ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｅｈａｄｇｏｏｄｅｎｄｕｒａｎｃｅｔｏＰＨＣｓ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｓｈｏｏｔｂｉｏｍａｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅｒｏｏｔｂｉｏｍａｓｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏＰＨＣｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｗａｓｉｎｈｉｂｉｔｅｄｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．ＴｈｅｒｅｗｅｒｅｎｏｏｂｖｉｏｕｓａｄｖｅｒｓｅｓｙｍｐｔｏｍｓｏｎＨ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｅｂｙｉｎｓｏｉｌｓｂｙＨ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｅｗａｓ４７．９９％，２４．４９％ａｎｄ２２．９８％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓ（３２．３７％，２１．５７％ａｎｄｐｅｔｒｏｌｅｕｍｄｅｇｒａｄｅｒｓｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｉｎｔｈｅｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，ｐｒｏｍｏｔｉｎｇｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＰＨＣｓ．Ｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，Ｈ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｅｍｉｇｈｔｂｅａｎｅｎｄｕｒｉｎｇｗｉｌｄｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｓａｌｉｎｅ－ａｌｋａｌｉｓｏｉｌｓｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈ≤４００００ｍｇ·ｋｇ－１ｏｆＰＨＣｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ；Ｈｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ；ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ；ｏｒｎａｍｅｎｔａｌｐｌａｎｔ；ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ

ｔｈｅｐｒｅｓｓｏｆＰＨＣｓ．Ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｏｔａｌｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＴＰＨｓ）ｗｉｔｈ１１，８７４ｍｇ·ｋｇ－１，２０，０７５ｍｇ·ｋｇ－１ａｎｄ３８，９８６ｍｇ·ｋｇ－１ｏｆＴＰＨｓ１７．６４％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）（ｐ＜０．０１）．Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｕｌｔｕｒａｂｌｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍｄｅｇｒａｄｅｒｓｗａｓｃｏｕｎｔｅｄｂｙｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｅｎｕｍｂｅｒ（ＭＰＮ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ

基金项目：国家高技术研究发展计划项目（Ｎｏ．２０１３ＡＡ０６Ａ２０５）；国家自然科学基金项目（Ｎｏ．２１０３７００２）

ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈ?ｔｅｃｈＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１３ＡＡ０６Ａ２０５）ａｎｄｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２１０３７００２）

作者简介：程立娟（１９８９—），女，Ｅ?ｍａｉｌ：ｏｒａｎｇｅ６６８８＠１２６．ｃｏｍ；?通讯作者（责任作者），Ｅ?ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｑｘ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ

Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣＨＥＮＧＬｉｊｕａｎ（１９８９—），ｆｅｍａｌｅ，Ｅ?ｍａｉｌ：ｏｒａｎｇｅ６６８８＠１２６．ｃｏｍ；?Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅ?ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｑｘ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ

４期程立娟等：野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究９８１

１　引言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）

当前土壤污染是世界公认的最为严重的环境问题之一．石油是现代工业社会的主要支柱能源之一．石油烃是石油用于人类不同活动而产生的化学物质，包括烷烃（直链烷烃、支链烷烃和环烷烃）、芳２００６；香烃类化合物、沥青质、极性物质等（Ｐｅｒｎａｒｅｔａｌ．，

以及运输过程中所发生的溢油和泄露会产生落地Ｃａｉｅｔａｌ．，２０１０）．在石油的开采、炼制、贮存原油，落地原油又会将石油烃带入土壤；油页岩矿渣的堆放和使用也会使大量石油烃进入土壤，对土壤造成严重污染（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｅｔａｌ．，２００９）．土壤中的过量石油烃不仅影响土壤结构、土壤通透性、土壤吸湿性等土壤的理化性质，还能通过渗透作用污染到地下水（Ｌｉｅｔａｌ．，１９９７）．此外，石油烃还严重影响植物的正常生长，，许多研究（Ｏｇｂｏｇｈｏｄｏｅｔａｌ．，２００４）表明，土壤中石油烃可抑制种子发芽，阻碍根际呼吸作用，造成植株萎黄病等病症，并通过食物链对整个生态系统和人类健康造成重大威胁．因此，如何经济有效地修复石油烃污染土壤已经成为国内外广泛关注的热点问题Ｗｈｉｔｅ（目前ｅｔａｌＡｌｋｏｒｔａａｎｄＧａｒｂｉｓｕ，２００１；，．，如何经济有效地修复石油烃污染土壤２００６）．

，是土壤修复领域的一个难题．石油烃污染土壤所用的修复技术主要有物理修复法、化学修复法和生物修复法３种．但是，传统的物理修复法和化学修复法成本较高，易导致二次污染且不适合大规模的实施应用（戴树桂，２００５）；微生物修复技术可能会给土壤和地下水带来生物性污染，并且一般情况下含有机污染物的盐碱土壤很难采用微生物进行有效的修复（Ｚｈｕａｎｇｅｔａｌ．，２０１０）．而植物修复通过植株本身的吸收，根际微生物及其根系分泌物的降解、吸收、转化、固定或钝化作用，可将有毒的有机污染物移除或转变成为无毒或毒性较小的物质，实现污染土壤的原位修复（Ｐｒａｄｈａｎｅｔａｌ．，１９９８；周启星和宋２０１１）．玉芳，２００４；Ａｎｄｅｒｓｏｎｅｔａｌ．，１９９３；Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，

自然美观与传统方法相比、可进行大面积原位操作，植物修复方法具有成本低、无二次污染等、特点（Ｃａｉｅｔａｌ．，２０１０），因此其作为一项绿色修复技术，可成为石油污染土壤修复非常具有潜力的有效可行的方法之一．

寻求能够高效降解石油烃的耐盐碱植物种类是进行石油烃污染盐碱土壤修复的前提．迄今为止，国内外已经有不少相关的研究报道．Ｂａｓｕｍａｔａｒｙ等发现在浓度为８％的高浓度原油污染土壤中，短叶茳芏的总油脂降解率可高达６１．２％（Ｂａｓｕｍａｔａｒｙｅｔａｌ．，２０１２）；黑麦草（Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎｅｔａｌ．，２００１）、高２０１０）羊茅（Ｓｃｈｗａｂｅｔａｌ．，１９９８）、凤仙花（Ｃａｉｅｔａｌ．，

能力．但是等也相继被发现具备高效降解土壤石油烃的，植物生长受到气候条件、地形地貌、土壤性质Ｍｉｃｈａｅｌ等的深刻影响（周启星和宋玉芳，２００４；的本Ｂｏｒｄｏｌｏｉ土物ｅｔａｌ种．，的２００７），筛选成所以更好地适应于污染环境为植物修复的首选工作．地毯草对石油烃污染土壤的修复作用等研究了生长于印度阿萨姆邦的本土植物，并得到了良好的修复效果（Ｂｏｒｄｏｌｏｉｅｔａｌ．，２０１２）；在巴西南部一场近四百万升原油泄露的事故地带，Ｖａｎｅｓｓａ等发现仅有的存活树种之一———鸡冠刺桐———具备修复石油污染土壤的潜力（ｄｅＦａｒｉａｓｅｔａｌ．，２００９）．与此同时，一系列的研究（Ｗｕｅｔａｌ．，２００９）表明盐蒿、棉花、田菁等也可以降低土壤含盐量．然而，用于石油烃污染土壤修复的植物大都是禾本科植物ａｎｄ且盐碱双胁迫下的野生观赏植物修复石油烃的研Ｓｉｍｓ，１９９０），未见野生观赏植物的研究报道（Ａｐｒｉｌｌ，并究也未有报道．花卉植物作为高等植物的一种，与其它修复植物相比，具有种质资源丰富、耐性好、适应当地生态环境、不进入食物链、治理污染的同时美化环境等优点．因此如果能从花卉资源中筛选得到能高效降解石油烃污染土壤的耐盐碱物种，将为植物修复打开一条全新的路径（Ｌｉｕｅｔａｌ．，２００７）．

大港油田土壤盐碱含量比较高，且分布不均匀，含量范围０．５％～５％，ｐＨ为８．０～９．３．深入了解盐碱条件下石油污染的特点及修复的可行性，能够为进一步的复合污染修复，恢复生态功能提供理论依据．因此，通过温室盆栽试验研究了野生观赏植物长药八宝（Ｈｙｌｏｔｅｌｅｐｈｉｕｍｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ（Ｂｏｒｅａｕ）Ｈ．Ｏｈｂａ）对大港油田石油污染盐碱土壤的修复潜力．试验所利用的长药八宝为景天科八宝属的多年生野生观赏植物．试验从长药八宝对污染的耐性、对石油烃的降解能力和土壤中石油烃降解菌的数量三方面探讨了长药八宝修复石油烃污染土壤的可行性，将为盐碱双污染胁迫下污染土壤的植物修复提供新的思路．

２　材料与方法（Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓ）２．１　大港油田东临渤海试验土壤

，西接冀中平原，东南与山

９８２

环　　境　　科　　学　　学　　报３４卷

２５东毗邻，北至津唐交界处，地跨津、冀、鲁３省市的壤均采自于大港油田第四采油厂个区、市、县，总面积１８７１６ｋｍ２．

．本研究所用的土采集的土壤自然风干后压碎，去除砾石和动植物残体，然后过４ｍｍ筛，充分混匀，以尽可能地避免土壤中石油烃可能分布不够均匀的问题．取少量过筛土壤测定其含水率（Ｔｏｔａｌ为２．７８％，土壤总石油烃ｍｇ的不同位置随机取样·ｋｇ－Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ１．土壤采集测样时Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ，ＴＰＨｓ）浓度为５１４１１３次，，每个样品都保证在土壤以其均值作为浓度测定２．２　值，以确保取到的土壤能充分代表整个土样盆栽试验

．

盆栽试验所选地点位于天津市南开大学泰达

１８学院长江学者科研团队温室内～２５℃，日光照时间持续１６ｈ．

．温室内温度维持在

盆栽试验所用土壤的总石油烃浓度设为４个梯

度组，分别为：ＣＫ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３组，其对应的ＴＰＨｓ设计含－１

－１

ｍｇ·ｋｇ量分别为０ｍｇ·ｋｇ－１

和４００００ｍｇ·ｋｇ－１

、１００００ｍｇ·ｋｇ、２００００

的石油烃含量，将清洁土壤与石油污染土壤按照一．根据测得的原污染土壤中定比例均匀混合，得到试验土壤的实际总石油烃含量分别为０ｍｇ·ｋｇ－１

、１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１

、２００７５ｍｇ·ｋｇ

－１

和３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１

特定浓度的污染土壤装入花盆．按照每盆装土（１５００直径ｇ２３０的标准ｍｍ，，将１８０高

个平行ｍｍ），同时准备不种植植物的空白对照组中，浇水平衡２周后备用．每个处理组设．３盆栽试验所种植的植物为长药八宝．长药八宝，别名长药景天，多年生肉质草本野生植物，隶属于景天科八宝属．产于安徽、陕西、河南、山东等地，多生于低山多石山坡上，耐寒、耐旱、耐贫瘠，管理粗放并且具备很好的观赏价值．

盆栽试验采用根状茎扦插的方式培育长药八宝．选取生长发育一致的根状茎，将其插入平衡好的土壤中，每盆３株，浇水育苗．试验期间按照土壤最大需水量不定期浇水，未种植植物的对照组与试验组处理一致．植株培养４个月后到达成熟期，将其２．３　收获．

植株收获时植株生物量的测定，先采集根部附近的根际土装入自

封袋，以分析修复后土壤的总石油烃浓度以及降解菌数．然后将收获后的植株的根部与地上部分开，用自来水冲洗干净后再用去离子水充分漂洗，用滤纸沥干多余的水分后测量其鲜重、株高、根长等生物

量ＷｉｎＲＨＩＺＯ，用ＥＰＳＯＮＰＥＲＦＥＣＴＩＯＮＶ７００ＰＨＯＴＯ扫描仪及２．４　土壤中总石油烃软件扫描并统计其根表面积（（ＴＰＨｓ）ＴＰＨｓ）含量的测定遵循美国

含量的测定．

土壤中总石油烃国家环境保护局的索提法（ＵＳＥＰＡ３５５０ｃ）．称取５ｇ１２５风干土样，用滤纸包好，放入索氏提取器中，加入

然后取下烧瓶ｍＬ的二氯甲烷（用前已烘干至恒重（分析纯），５４℃），５４水浴萃取℃旋转蒸发１２ｈ，至干，在通风橱内挥发至恒重，称重测量．实验所用丙酮、正己烷充分清洗仪器并采用空白实验（污染空白与试剂空白），保证结果不受外界干扰因素和交叉污染的影响；实验中采样、染毒、测定等都设３个平行，以保证样品的代表性．

土壤总石油烃含量的计算公式为：

ｃ＝（ｍ２－ｍ１）／ｗ／（１－ｐ）１×１０６

（１）

式中（ｇ）；，ｃｍ为总石油烃含量（ｍｇ·ｋｇ－（ｇ；））；ｍｗ１为烧杯质量２为烧杯和矿物油总质量为土壤取样量（ｇ）；ｐ为土壤含水率．

其中土壤含水率的测定步骤如下：取一干燥玻璃器皿，称重为Ｇ（ｇ）；加土样５ｇ于玻璃器皿中称重为Ｇ机中２４１（ｇ）；小时真空冷冻干燥将玻璃器皿盖上盖置于真空冷冻干燥，放真空后，从干燥机中取出，并放在干燥器中至室温，之后称重为Ｇ必要时，如前可再置于真空冷冻干燥机中干燥２（，ｇ），

使得两次称重之差不得超过３ｍｇ，取最低一次计算．

土壤含水率ｐ的计算公式为：

２．５　ｐ＝（Ｇ１－Ｇ２）／（Ｇ２－Ｇ）×１００％

（２）

最大或然数土壤中石油烃降解菌的计数

（ｍｏｓｔｐｒｏｂａｂｌｅｎｕｍｂｅｒ，ＭＰＮ），可以

对一个混合的微生物群落中具有特殊功能性的微生物类群（如土壤中的烷烃降解菌、芳烃降解菌、总石油烃降解菌、多氯联苯降解菌、硝化细菌等）进行数量上的测定ａｎｄ．一般采用９６孔平板进行测量法，对土壤中的烷烃降解菌Ｖｅｎｏｓａ，１９９６）．本试验采用、芳烃降解菌及总石油ＭＰＮ的５（Ｗｒｅｎｎ管计数烃降解菌进行计数．具体试验步骤如下：

管中（１），振荡称取２０１～３０ｇ土壤ｍｉｎ，，加到装有让土壤样品均匀分散９ｍＬ无菌水的试

，然后按照１０倍稀释法依次将所需要测量的土壤样品制成１０－１板的每个小孔中加入（２）～本试验采用１０－９的土壤稀释液８１８０个稀释度．

μＬ的，５ＭＰＮ个重复液体培养基及，在９６孔

碳源（过０．２２μｍ有机滤膜）．

４期程立娟等：野生观赏植物长药八宝对石油烃污染土壤的修复研究９８３

中吸取（３）２０按照无菌操作要求μＬ溶液，放入对应编号的，从１０－９的土壤稀释液

１０５个小孔中，并按照同样的方法将１０－８～－２的土壤稀释液各２０μＬ加入到相应编号的小孔中（４）将９６孔板置室温培养．

油烃降解菌培养２周后，加入ＩＮＴ．烷烃降解菌和总石

显色反应，隔天观察结果进行计数，以红色为阳性反应．芳烃降解菌培养３周后计数，以溶液变黄或浑浊为阳性反应．ｇ·Ｌ培养基为ＢｕｓｈｎｅｌｌＨａａｓＢｒｏｔｈ，具体配方为：０．２

－１的硫酸镁，０．０２ｇ·Ｌ－１的氯化钙，１．０ｇ·Ｌ－１的磷酸二氢钾，１．０ｇ·Ｌ－１的硝酸钾，１．０ｇ·Ｌ－１的磷酸氢二钾和０．０２ｇ·Ｌ－１的三氯化铁；培养后加入的染料为碘硝基四唑紫（ＩＮＴ），浓度为３ｇ·Ｌ－１计数所使用到的碳源是正十六烷，芳烃降解菌计数；烷烃降解菌的所使用到的碳源是４种多环芳烃混合液（１０ｇ·Ｌ－１的菲，１ｇ·Ｌ－１的蒽，１ｇ·Ｌ－１的芴和１ｇ·Ｌ－１的二苯并２．６　噻吩）．

数据统计与分析采用统计分析ＳＰＳＳ２０．０与Ｏｒｉｇｉｎ８．０进

行．各实验结果均以平均数±标准偏差的形式表示．按照单因素方差分析方法中Ｄｕｎｃａｎ多重分析的方法，进行多组样本间的显著性分析，规定显著性水平ｐ＜０．０５．

３　结果与讨论（Ｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ）３．１　植株收获时长药八宝对石油烃和盐碱污染的耐性

，不同石油烃污染浓度下的长药八

宝从外表看生长状况良好，无叶片发黄、落叶、枯萎等明显的毒害症状，说明长药八宝对石油烃和盐碱污染具备一定的耐性．由图１ａ可知，当土壤总石油烃浓度为１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１时，长药八宝的地上部鲜重相对于无污染的对照组有显著降低（ｐ＜０．０５），说明土壤石油烃和盐碱胁迫对长药八宝地上部的生长出现了明显的抑制作用．但随着石油烃浓度的增加，长药八宝的地上部鲜重减少有限，说明长药八宝对中高浓度的石油烃也显示出了一定的耐性．考虑到植物修复有机物的机制主要在于根际微生物及根系分泌物的降解作用，因此在检验长药八宝对石油烃污染是否具备耐性时，根部的生长发育情况，特别是与微生物的活动息息相关的根表面积，是比地上部鲜重更为重要的指标．根据图１ｂ和图２ａ，不同浓度的石油烃污染下，长药八宝的根重、根表面积

相对于无污染的对照组有所减少，这说明石油烃和盐碱污染对长药八宝的根系生长有一定的抑制作用，但抑制作用并不显著．值得一提的是，长药八宝在２００７５ｍｇ·ｋｇ－１石油烃污染下的根重、根表面积要高于较低浓度（１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１ｍｇｍｇ··ｋｇ－１）和较高浓度（３８９８６ｋｇ－１），下的根长更是明显高于无污染的空白对照并且联系图２ｂ，长药八宝在２００７５

组．这说明中浓度石油烃污染（２００７４ｍｇ·ｋｇ－１药八宝的根系生长影响不大，甚至有促进作用）．对长不同石油烃浓度处理下长药八宝的根系生长相对于对照组无明显降低，并且在一定浓度下有所增加，这对于其发挥修复作用极为有利，虽然其在盐碱与石油烃双胁迫下的耐性机理有待于进一步研究，但长药八宝显然对于石油烃污染是具备一定耐性，具有修复石油烃污染土壤的潜力

．

图１　不同处理组长药八宝的地上部重（ａ）和根重（ｂ）（标注不

同小写字母（ａ和ｂ）则具有差异显著性（ｐ＜０．０５））Ｆｉｇ．１　ＴｈｅｗｉｔｈｓｈｏｏｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｅｉｇｈｔＴＰＨ（ａ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄｒｏｏｔ（ｗｅｉｇｈｔ（ｂ）ｏｆＨ．ｓｐｅｃｔａｂｉｌｅ

０??０５）

ｌｅｔｔｅｒ（ａａｎｄｂ）ｗｅｒｅＴｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｍｅａｎｓｆｏｌｌｏｗｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｙａｔｔｈｅｐ＜

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环　　境　　科　　学　　学　　报３４

卷

图２　不同处理组长药八宝的根表面积（ａ）和根长（ｂ）（标注不

同小写字母（ａ和ｂ）则具有差异显著性（ｐ＜０．０５））Ｆｉｇ．２　

ＴｈｅｓｐｅｃｔａｂｉｌｅｒｏｏｔｗｉｔｈｓｕｒｆａｃｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｒｅａＴＰＨ（ａ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ（Ｔｈｅａｎｄｒｏｏｔｌｅｎｇｔｈｍｅａｎｓ（ｂ）ｆｏｌｌｏｗｅｄｏｆＨ．ｂｙａｔｐｔｈｅ＜０．０５）

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒ（ａａｎｄｂ）ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔ３．２　图土壤总石油烃３所示是长药八宝对土壤总石油烃的降解

（ＴＰＨｓ）的降解率

率．土壤总石油烃浓度分别为１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１

ｍｇ·ｋｇ－１

、３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１

时，长药八宝对土壤总石油、２００７５

烃的降解率在２２．９８％～４７．９９％之间，明显高于对照组的１７．６４％～３２．３７％的降解率（ｐ＜０．０１）．这说明长药八宝对土壤中石油烃的修复效果较为显著．如前所述，在植物降解有机污染土壤的过程中，根际降解作用在其中发挥主导作用．虽然土壤中总石油烃存在一定的淋滤、光解、挥发等自然降解，但是研究表明，植物根系可以有效增加污染土壤中的微生物群落，改善土壤的物理化学性质，促进石油烃的降解（Ｓｃｈｗｉｔｚｇｕéｂｅｌ，２００４）．长药八宝作为野生观赏植物，抗逆性强，根系较为发达，能很好地改善土壤板结及透气性差的缺陷；此外，植物的根系分泌物和巨大的根系比表面积则为微生物群落活动提供了

有利的资源和场所，加速了石油烃的降解．但是随着土壤中总石油烃浓度的增高，其降解率也明显降低．当土壤石油烃浓度为１１８７４ｍｇ·ｋｇ－１时，种植长药八宝组的总石油烃降解率高达４７．９９％，明显高于空白对照组的１７．６４％（ｐ＜０．０１），是空白对照组的１．５３倍；但当土壤总石油烃浓度为２００７５ｍｇ·ｋｇ－１植植物组的降解率仅有２４．４９％，仅为空白对照组的、时，种１．１６时，种植植物组的降解率为倍；而当土壤总石油烃浓度为２２．９８％，３８９８６是空白对照组ｍｇ·ｋｇ－１的１．４５倍，明显高于空白对照组（ｐ＜０．０５）．这可能是因为较高浓度的石油烃对植物及其根际微生物的生物毒性较大，并且生物可利用性低，因此严重限制了根系及根系微生物群落的生长发育及降解活动．但即便如此，仍可初步推断出长药八宝对于浓度小于４００００ｍｇ·ｋｇ－１的石油烃污染土壤具备一定的修复效果，尤其是对低浓度石油烃污染土壤具备比较显著的修复效果

．

图３　长药八宝对土壤总石油烃的降解率（不同小写字母表示

同一石油烃浓度水平下有植物和无植物对照之间有显著性差异，不同大写字母表示不同浓度石油烃水平下有植物或无植物之间差异显著）

Ｆｉｇ．３　ＴｈｅｓｐｅｃｔａｂｉｌｅＴＰＨ（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎＴｈｅｍｅａｎｓｏｆｗｉｔｈｉｎｔｏｔａｌｓａｍｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍＴＰＨｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙＨ．

ｂｙＴｈｅｔｈｅｍｅａｎｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｎｇｌｅｔｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔ（ａａｎｄＴＰＨｂ）ｗｅｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｆｏｌｌｏｗｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒ（ＡａｎｄＢ）ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔ）ｂｙｔｈｅ

３．３　图土壤中石油烃降解菌的数量

４ａ显示了不同浓度下种植植物后土壤中烷

１１８７４烃降解菌的数量变化ｍｇ·ｋｇ－．土壤中总石油烃浓度分别为

１、２００７５ｍｇ·ｋｇ－１和３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１时，其烷烃降解菌数呈现先增加后减小再增加的趋势．如ｍｇ·前ｋｇ所－述，当土壤中总石油烃浓度为１１８７４１、２００７５ｍｇ·ｋｇ－１和３８９８６ｍｇ·ｋｇ－１时，其降解

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