甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复研究

发布时间：2017-08-04 20:13

  本文关键词：甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复研究

  更多相关文章： 多环芳烃 污染土壤 QuEChERS 间作修复

【摘要】：多环芳烃(PAHs)具有生物累积性、难降解性且可远距离迁移,在环境中普遍存在。由于其具有较强的吸附性和较低的水溶性,使得90%以上的PAHs储存于土壤中。因此,开展PAHs污染土壤的修复研究具有非常重要的意义。植物修复技术具有环境友好、成本低、易操作、不产生二次污染等优点,是目前极具潜力的污染土壤修复技术,而植物间作相对于单作具有明显优势。本论文以菲(Phenanthrene)、荧蒽(Fluoranthene)、芘(Pyrene)和苯并[α]芘(Benzo(a)pyrene)为PAHs代表物,首先建立了快速、简便提取土壤中4种污染物的检测方法;然后选择经济作物甜菜(Beta vulgaris L.)和牧草类黑麦草(Lolium perenne L.)、苏丹草(Sorghum sudanense(Piper)Stapf.)、香根草(Vetiveria zizanioides L.)为供试植物,探讨了甜菜与三种牧草不同种植模式下对4种物质污染土壤的修复效果及对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响,为植物间作技术应用于PAHs污染土壤的生产实践提供理论依据与技术支持。研究结果表明:(1)利用QuEChERS提取方法,样品经乙腈并以超声波辅助提取,提取液过0.22μm滤膜后,采用气相色谱-质谱法(GC-MS)对4种物质进行测定。试验条件下,4种PAHs得到较好的分离效果,方法检出限为0.27~0.49μg·kg-1,相对标准偏差(RSD)为2.8%~8.6%(n=7),加标回收率达到81.9%~116.3%,菲、荧蒽、芘、苯并[α]芘提取效率与索氏提取方法相当。并运用该方法对北京、河南典型污灌区土壤进行检测,4种分析物均有检出。该方法具有操作简便,灵敏,环保等特点,适用于土壤中菲、荧蒽、芘和苯并[α]芘的定性定量分析。(2)甜菜与三种牧草单间作修复效果试验,经6个月试验,两茬植物种植,在试验浓度(0~350 mg·kg-1)范围内,无论对于添加污染物的土壤还是无污染物的土壤,各种植模式下,植物均可生长,污染水平、栽培模式差异对植物生长有一定影响;所有种植植物的处理中土壤PAHs的去除率均高于无植物种植组,间作种植土壤PAHs的去除率高于单作,黑麦草、苏丹草、香根草与甜菜间作对土壤PAHs的去除率分别达到84.85%、79.96%、84.11%;在土壤污染条件下,间作模式更有利于甜菜生长。同等条件下,污染土壤中菲、荧蒽、芘和苯并[α]芘去除率顺序为菲荧蒽芘苯并[α]芘,并且苯并[α]芘的去除率显著低于其他三种污染物(P0.05)。(3)不同种植模式4种植物体中根部PAHs累积量均表现为大于茎叶部,即转运系数小于1。甜菜与黑麦草、苏丹草、香根草间作能有效降低植物根部、茎叶部对PAHs的吸收量。(4)种植植物能显著刺激土壤细菌、真菌和放线菌数量的增加。第一茬植物种植后,有植物种植土壤中细菌数量级为5.6~8.6×106 CFU·g-1,真菌数量级为13.7~21.3×104CFU·g-1,放线菌数量级为6.2~8.5×105 CFU·g-1,与对照相比较(无植物种植组),增加幅度分别达2.2~3.4倍,4.4~6.3倍,1.2~1.7倍。第二茬植物种植后,土壤中三种微生物数量相对对照组增加更显著(P0.05)。种植植物增强了土壤中多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性,间作模式下二者活性高于单作4.37%~43.07%,过氧化氢酶较多酚氧化酶对PAHs土壤污染更敏感。综上,植物间作模式较单作可促进微生物数量和酶活性的提高,利于PAHs的降解。
【关键词】：多环芳烃 污染土壤 QuEChERS 间作修复
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11-14
• 1.1.1 多环芳烃简介11-12
• 1.1.2 土壤中多环芳烃的危害12
• 1.1.3 我国土壤多环芳烃污染状况12-14
• 1.2 国内外研究进展14-20
• 1.2.1 土壤中多环芳烃的提取方法研究14-16
• 1.2.2 多环芳烃污染土壤的植物修复研究16
• 1.2.3 植物间作修复污染土壤的研究16-18
• 1.2.4 多环芳烃污染土壤的植物根际微生物研究18-19
• 1.2.5 多环芳烃污染土壤的植物根际酶活性研究19-20
• 1.3 研究目的和意义20
• 1.4 研究内容20-21
• 1.5 技术路线21-22
• 第二章 土壤多环芳烃QUECHERS/GC-MS分析测定方法的建立22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 材料与方法22-23
• 2.2.1 仪器与试剂22-23
• 2.2.2 样品前处理23
• 2.2.3 数据分析23
• 2.3 结果与讨论23-28
• 2.3.1 萃取条件的选择23-25
• 2.3.2 样品检测条件的选择25
• 2.3.3 QuEChERS萃取方法检验25-27
• 2.3.4 实际样品的测定27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复作用29-37
• 3.1 引言29
• 3.2 材料与方法29-31
• 3.2.1 试验时间与地点29
• 3.2.2 试验材料29-30
• 3.2.3 试验方法30-31
• 3.2.4 数据分析31
• 3.3 结果与讨论31-36
• 3.3.1 不同处理下供试植物的生物量变化31-33
• 3.3.2 土壤中PAHs的残留量和去除率33-35
• 3.3.3 菲、荧蒽、芘和苯并[α]芘去除率比较35
• 3.3.4 植物体内PAHs含量35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 甜菜与牧草间作对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响37-43
• 4.1 引言37
• 4.2 材料与方法37-39
• 4.2.1 试验材料37-38
• 4.2.2 试验方法38-39
• 4.2.3 数据统计分析39
• 4.3 结果与讨论39-42
• 4.3.1 土壤微生物数量39-40
• 4.3.2 不同处理下土壤中多酚氧化酶活性的变化40-41
• 4.3.3 不同处理下土壤中过氧化氢酶活性的变化41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 第五章 创新及展望43-45
• 5.1 研究创新点43
• 5.2 研究展望43-45
• 参考文献45-51
• 致谢51-52
• 作者简介52

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