香芹根提取物对芘吸附土壤的影响作用机制
根际修复是利用植物根沉积作用提高污染物降解的一种有效手段，在污染环境修复领域具有广阔的应用前景，但目前对其修复机制尚缺乏全面深入的掌握。本研究从9种具有芘降解潜力的植物中筛选出降解能力最强的香芹(Apium graveolens Linn.)作为试验植物，通过模拟根际微域环境，研究了根沉积作用对土壤中芘的吸附作用。有前人研究表明，小分子有机酸等根沉积组分能够抑制PAHs在土壤颗粒上的吸附作用或促进其解析作用，但多数研究采用人工方法配制根系分泌物，对天然根沉积组分研究很少，并且这些研究一般仅着眼于吸附/解析的表观结果和现象，而对其中所涉及的物理化学作用机制并未深入探讨。本研究从香芹的根系中提取出水溶性和脂溶性的根系组分，通过吸附试验比较了其对土壤中芘吸附作用的影响，并通过分析土壤有机质（SOM）和可溶性有机质（DOM）的化学组成及物理构象的变化，深入探讨了不同根提取物组分的影响作用机制。实验结果表明，香芹根提取物中水溶性和脂溶性组分使芘在土壤中的Freundlich吸附平衡常数Kf从1143分别降低到795和670；水溶性组分主要为小分子有机酸、可溶性糖和氨基酸等可溶性有机质。研究显示，小分子有机酸，如乙酸、草酸、酒石酸和柠檬酸等，能够很大程度上促进PAHs在土壤中的解析作用；水溶性和脂溶性成分都显著增加了上清液中DOM含量（P<0.05）。这表明根沉积组分增加了土壤有机物的溶解性，从而使可溶性有机质含量增高。无论是水溶性还是脂溶性组分都显著降低了SOM的玻璃转化温度（P<0.05）。与对照组相比，水溶性组分处理组和脂溶性组分处理组中Tg分别降低了约15℃和21℃，表明香芹根沉积组分有利于土壤有机碳从“硬碳”向“软碳”的转变。水溶性组分显著促进了类腐殖质物质的溶解，使可溶性有机质（DOM）颗粒直径从500nm增加到约1000nm；脂溶性组分则使DOM的颗粒减小。通过实验结果可知，水溶性和脂溶性根沉积物都能够显著抑制芘在土壤中的吸附，但二者的作用机制是存在差异的。水溶性组分的作用机制包括：增加水相中DOM含量、促进类腐殖质物质向水相中的转移、促进DOM的聚合作用，并且能一定程度上促进SOM由玻璃态向橡胶态转化。相比之下，脂溶性组分的作用机制主要包括：显著降低SOM的硬度和增加DOM含量，虽然脂溶性组分不利于DOM的聚合，也不能明显促进类腐殖质物质从土壤中向水相的转移，但综合作用的结果仍然降低了芘在土壤颗粒上的吸附量。
土壤修复 芘 水溶性组分 脂溶性组分 吸附机制
刘晓艳 张新颖 魏静 顾玲峰 梁霞
上海大学环境与化学工程学院环境科学与工程系
国内会议
长沙
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2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）