受多氯代有机化合物污染的水土环境及其植物修复

摘要

针对国内外研究现状，以及水土环境中多氯代有机化合物污染控制这一具有国际意义的难题，本研究在分析方法确定、污染调查分析结合室内模拟研究的基础上，提出探讨水土环境中多氯代有机化合物污染控制的新技术，并通过对植物修复受多氯代有机化合物污染水土环境的研究分析其修复机理，为进一步深化植物修复污染环境研究提供理论参考和依据。 本论文通过野外样品采集与调查、室内测试与分析和不同类型模拟试验相结合的方法，对多氯代有机污染物在水土环境中的分布与迁移规律进行分析，探讨植物修复受多氯代有机化合物污染水土环境的可行性及其根际修复机理，主要研究结果如下： ①比较索氏提取、超声波提取和浸泡振荡法的提取效率，以超声波提取法的回收率较高。最适宜的超声波处理条件为：超声波功率20W、提取温度35℃、提取时间60min和采用石油醚-丙酮混合溶剂(1∶1)为提取剂。超声波提取法的提取效率可满足土壤、沉积物以及其它环境和植物样品中微量有机物定量分析要求。 ②珠江三角洲部分地区耕作土壤中多氯代有机污染物均有不同程度检出，以氯苯类化合物含量较高，其次分别为滴滴涕和六六六。不同区域、不同类型和不同土地利用方式的耕作土壤中氯苯类化合物、滴滴涕和六六六含量各不相同。西南涌上、中、下游的河水、表层沉积物、沿岸耕作土壤和植物中多氯代有机污染物分布呈下降趋势。土壤与灌溉用水中多氯代有机污染物含量呈极显著正相关关系，有机质含量在一定程度上也影响着多氯代有机污染物的分布。富集系数和位移系数能反映多氯代有机污染物在植物体内和植物与土壤之间的位移能力。供试土样中多氯代有机污染物的部分同系物之间显示了一定的相关性，某种污染物含量与其同系物含量有关。 ③部分多氯代有机污染物在土壤中的含量随剖面深度的加深而升高，部分则随土壤剖面的加深而降低，这主要与污染物的水溶性和亲脂性有关。多氯代有机污染物在沉积物中的分布则随深度的变化而各有差异，这主要由沉积物的地质年代不同而异。其在西南涌沿岸剖面土壤和柱状沉积物中的分布基本呈上游＞中游＞下游的趋势。 各土壤模拟柱中，随着淋溶时间的延长，多氯代有机污染物的迁移范围逐渐加深，但迁移深度与速度却各不相同。污染物和土壤的基本理化性质均能影响多氯代有机污染物在模拟土壤柱中的迁移状况。渗滤液中能检测出污染物存在，但含量较低。 ④3种不同处理条件下，种植植物能不同程度降低土壤中多氯代有机污染物的含量，具体表现为种植前期和中期下降速率较快，后期下降速率减弱。与之相应，植物在生育过程的前期和中期对多氯代有机污染物的吸收能力较强，之后开始减弱。2种植物中，以黑麦草对受多氯代有机污染物污染土壤的修复能力略优于大蒜。3种受污染程度不同的土壤中，植物对高浓度多氯代有机污染物污染土壤的修复能力相对较强，中、低浓度次之。种植植物改变了土壤环境，具体表现为过氧化氢酶活性呈现先增强后稳定、pH值为先下降后稳定、有机质含量出现先上升后下降的趋势。 在去除受污染土壤中多氯代有机污染物时，污染物的减少量中仅有部分被植物直接吸收，其它则可能是由于植物降解以及种植植物后对土壤环境的改变导致多氯代有机污染物被微生物降解。受污染土壤中多氯代有机污染物的含量与过氧化氢酶活性和pH值呈极显著相关关系。 ⑤植物能吸收和降解水体中的多氯代有机污染物，但其吸收和降解能力受一定条件限制，不同类型和浓度多氯代有机污染物溶液培养对植物的表观性质有不同程度影响。在不同类型和浓度多氯代有机污染物胁迫下，植物某些根系分泌物产生了相应的变化，水培溶液pH值和根系分泌物中的可溶性总糖、有机酸、氨基酸含量均有不同的变化。 植物对水体和土壤中多氯代有机污染物的吸收与降解能力的差异可能与水培溶液和土壤环境中的生物活性有关。 ⑥与对照处理相比较，根际、近根际和远根际土壤中多氯代有机污染物含量变化情况各不相同。与植物吸收特性相一致，土壤中多氯代有机污染物有从非根际向根际环境迁移的趋势。植物的地下部分对多氯代有机污染物的吸收利用程度均大于地上部分，这一特性与种植植物后土壤中多氯代有机污染物在根际环境的迁移特点相符合。土壤微生物在很大程度上影响着植物修复受多氯代有机污染物污染土壤的效率。在不同处理中，根际、近根际和远根际土壤的pH值、有机质含量和过氧化氢酶活性的变化情况各有差异，根际和近根际土壤环境理化性质的改变较大，而远根际土壤环境的改变相对较小。 综上所述，多氯代有机污染物在水土环境中广泛存在并有向周围环境介质迁移的趋势，这一结论将为有效控制环境中多氯代有机污染物提供依据。植物修复受多氯代有机化合物污染水土环境的机理和应用研究能促进这一修复技术得以进一步推广，从而提出适合我国国情的多氯代有机化合物污染控制策略及消除措施。

目录

文摘

英文文摘

第1章前言

第2章环境和植物样品中多氯代有机污染物的超声波提取一气相色谱分析法

第3章多氯代有机污染物在水土环境中的含量与分布特征以珠江三角洲部分地区为例

第4章多氯代有机污染物在土壤和沉积物中的迁移特征

第5章植物吸收和降解土壤中多氯代有机污染物

第6章植物吸收和降解水中多氯代有机污染物

第7章植物修复受多氯代有机化合物污染土壤的根际机理

第8章结论与展望

附录

致谢