多氯联苯在毫米级根际微域中的消减行为及生物响应机制研究

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1、浙江大学博士学位论文多氯联苯在毫米级根际微域中的消减行为及生物响应机制研究姓名：丁娜申请学位级别：博士专业：土壤学指导教师：徐建明20120310浙江大学博士学位论文摘要多氯联苯(Polychlorinatedbiphenyls)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物(Persist觚to玛a11icpollutants，POPs)，在土壤环境中不断积累，严重危胁着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。防治和修复多氯联苯污染、保障土壤环境和农产品安全、以实现土壤资源的可持续利用是当前全球关注的焦点。植物修复是利用植物．微生物

2、在根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术，是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。研究植物修复多氯联苯的根际响应机制及其在根际微域中的降解作用机理，将为针对性地拟定经济高效的土壤PcBs污染防治和修复的实用技术提供基础理论依据。本论文以多氯联苯为目标污染物，首先优化、确立了土壤环境中PcBs的提取．净化．分离的分析方法，并在此基础上采用多隔层根箱法和磷脂脂肪酸(PLFAs)技术开展了离根表不同距离微域中PcBs降解效应的研究；从根际微生物、根系分泌物角度研究了黑麦草修复PcBs污染的根际响应机制；采用溶液培养的手段收集黑麦草根系分泌物，研究了模拟

3、根际环境条件下PCBs的降解以及微生物的响应；最后，就黑麦草对PCBs的吸收、积累和体内运输以及植物体内解毒酶的响应进行了探讨。主要研究结果如下：(1)以心oclorl242为目标污染物，分别对土壤样品中的分析条件进行了优化，研究了萃取溶剂、温度、时间等萃取条件对多氯联苯回收效率的影响，建立了超声萃取．气相色谱质谱法测定土壤中多氯联苯的分析方法。采用正己烷／丙酮(v／v=1／1)混合液作为萃取溶剂，萃取最佳温度为350C，萃取时间为30mill'在此条件下多氯联苯觚c10r1242的平均加标回收率在81．4．90．2％之间，相对标准偏差为2．8．

4、3．8％。采用湿法填柱、20m1正已烷作为淋洗溶剂，有效去除了萃取液中的干扰物质。优化了测定土壤中PcBs的色谱、质谱条件，最终实现了加clorl242不同同系物之间的有效分离。(2)采用改进的多隔层三室根箱法，通过尼龙撩网插片的控制，对根际土壤根室，距离根表l咖、2mm，3nlnl、4mm和5InIll的近根际，以及>5mm远根际的微域进行划分。Amclor1242的根际消减行为存在距离根表不同距离远近摘要的差异，在8mg／蝇(低浓度)和16mg／kg(高浓度)两个污染水平下均呈现出一致的趋势，即近根际>根室>远根际：Aroclorl242的最

5、大消减水平发生在距离根表3mm处，而不是距离根表最近的根室和l、2mm处，表现出根际效应的污染物消减特性，有别于传统植物营养学中发现的营养因子根际梯度递减效应；不同氯含量的PcBs表现出不同的消减效率，研究发现低氯联苯，尤其是二氯联苯表现出较高的降解效率。作为土壤中重要活性物质DOC在不同PcBs污染水平下有不同的响应，高污染水平下DoC含量明显低于对照和低浓度污染水平。(3)借助土壤学现代发展起来的微生物鉴定技术．PLFAs(Phospholipid觚yacids)技术，围绕PcBs根际特异消减行为的土壤微生物学作用机制，系统深入研究了根际微域

6、中特异性根分泌物诱导的土壤微生物群落结构的微空间演变特征。研究发现，受到黑麦草生长及根系分泌物的影响，微生物群落结构在毫米级微域内发生规律性交化，其在诱导PcBs快速消减方面起着决定性的作用。在种植物的处理中，单个PLFAi16：0，16：0Nalcohol'18：o(10Me)，i16：1，a15：0，i14：l，14：O20H，18：1国9c，a17：O，14：030H，i14：o，a16：0，16：l∞5c与Aroclorl242的消减呈显著正相关(p．

7、度污染水平下，真菌种群受到激发，真菌Pu'As较对照、低浓度处理显著增加(西O．05)，这可能是Aroclorl242作为碳源，被真菌利用所致。单体PLFAi16：l在黑麦草处理和对照处理中对觚c10r1242的消减都有较大的贡献，这一发现解释了在未种植物处理中Amclorl242消减的原因之一，进一步证明在受PCBs污染的自然土壤中，某些微生物对多氯联苯的自然消减发挥着重要的作用。(4)以邻位和对位取代氯的PcB7(24．CB)为研究对象，研究了其在黑麦草根际环境中24．CB的降解、黑麦草体内的运输以及植物体内抗氧化系统(soD，POD)的响应

8、。45天的盆栽实验结果表明，在两种土壤中，黑麦草根际对24．cB在土壤中的消减均有显著的促进作用。由初始浓度的30士0．5mg／kg分别