多环芳烃污染修复研究现状

菜单

多环芳烃污染修复研究现状以降解污染物或使其转化为无害物质的有机污染土壤修复研究备受国内外关注。然而，物理或化学修复多是将污染物从土壤转移至其他环境介质中，易造成次生污染，且处理费用昂贵，易破坏土壤生态，不适合大规模应用，目前尚很难适用于面源污染土壤的治理。生物修复(包括微生物修复和植物修复)则是利用土壤中的微生物或植物等将有机污染物吸收、降解或富集的生物工程系统。因具有成本低、无二次污染、可大面积应用等独特优点而越来越受到人们的重视。近年来兴起的生物炭技术，由于具有多种环境效益，如改善土壤环境，提高粮食产量，消减环境风险等而受到广泛关注[4,5]。52612

近年来,国内外开展了许多植物修复多环芳烃污染土壤的研究,并取得了一定进展。Aprill 和Sims 用8 种禾本科牧草混合栽培处理PAHs污染土壤的研究。结果表明,种植植物土壤中PAHs 的消失量明显高于无植物土壤。Banks等用酥油草进行14C标记的苯并(a)芘污染土壤的降解研究,发现根际可以促进降解,在6 个月后降解率可以达到50%以上,同时说明植物明显地影响土壤中苯并(a)芘的去向。Liste 等选用田间农作物、园艺农作物和树苗3类共9种不同的植物进行研究, 结果表明它们均可促进芘的降解,种植植物8周后的土壤中芘降解了74%, 而未种植植物的土壤中芘最多消失了40%。孙铁珩等利用苜蓿进行了多环芳烃降解的盆栽实验,结果表明种植植物的土壤中多环芳烃的降解率明显高于没有种植植物(对照)的土壤。许多研究指出,黑麦草能明显促进多环芳烃的降解,种植黑麦草的土壤中多环芳烃的去除率明显高于无植物对照[6-11]。

在实验室研究的基础上,植物修复技术逐渐达到野外应用水平。Pradahan 等研究了原煤气生产厂污染土壤的植物修复技术,用3种植物进行了6个月的研究, 发现其中应用苜蓿和柳枝稷处理,6个月后土壤中PAHs浓度减少了57%然后再用苜蓿可进一步减少PAHs总量的15%。Veraeke等研究在20 m×20 m污染的河流沉积物上种植柳树,一年半后发现多环芳烃( 13 种)总量下降23%。Denys等在位于法国北部的前炼焦厂污染土壤上种植多种不同植物,年后多环芳烃浓度最多减少26%,并且认为混合种植的草本植物最适于进行植物修复[12,13,14]。

以上研究表明利用筛选出的植物可以促进土壤中多环芳烃的去除。因此植物修复可以作为一种可行的、低价的原位修复技术用于修复多环芳烃污染的土壤。

多环芳烃污染土壤的植物修复机理和影响因素

多环芳烃是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,它不仅降低环境质量还会危害人体健康。植物修复是近年来发展起来的一种利用植物修复环境污染的技术,也是当前生物修复研究领域中的热点,许多实验证明植物能够促进土壤中多环芳烃的去除。植物修复的机理主要包括植物对多环芳烃的直接作用、根际微生物的降解作用和植物与微生物的联合作用来吸收、挥发、转化、降解或固定土壤中的污染物，以达到净化土壤目的一门绿色高效原位生物修复技术。植物修复的效率会受多种环境因素的影响。

污染物被吸收后,植物可将其分解,并通过木质化作用使其成为植物体的组成部分,也可通过代谢或矿化作用使其转化成CO2和H2O,或转化成为无毒性的中间代谢物如木质素,储存在植物细胞中,达到去除环境中有机污染物的目的。有机污染物能否被植物吸收的主要限制因素是有机物的亲脂性大小,因为它决定着有机物能否通过植物的细胞膜和有机物在水相中的溶解度。一般认为辛醇/水分配系数(Kow) 是衡量植物吸收根际圈有机物能力的重要参数。亲水性有机物(1ogKow<0.5)较易溶于水而不易被吸附而易被运输到植物体内。中等亲水性有机污染物1ogKow 在0.5到3.0之间最易被植物根系吸收而进入植物体内,疏水有机化合物(1og Kow>3.0)易于被根表强烈吸附而难以运输到植物体内,这是植物对中等亲水性有机污染物有很高去除效率的原因之一。Gao等研究了12 种植物对菲和芘的吸收论文网、积累和转移, 结果表明根中菲的积累量高于芘,这可能是因为芘的辛醇- 水分配系数高于菲。植物将污染物吸收到体内,在酶的作用下对污染物进行转化和降解。PAHs在植物体内发生的主要转化反应就是羟基化作用。微粒体单氧化酶可使单环和多环芳烃转化为羟基化合物。这一过程已被苯、萘和苯并(a)芘在植物体内的氧化所证实。植物体内PAHs降解除了羟基化反应外,还有脱氨反应、脱硫反应、N- 氧化反应、S- 氧化反应、无环烃和环烃氧化反应等。