3-吲哚乙酸對植物根際修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤的影響及機理.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量有毒有害物質(zhì)被排入土壤中，對土壤環(huán)境、土壤質(zhì)量以及土壤中生物活性等方面造成不同程度的危害。其中，多環(huán)芳烴(PAHs)所造成的環(huán)境污染問題是一類全球性的環(huán)境問題，在我國，土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，根據(jù)2014年4月17日國家環(huán)境保護部和和國土資源部聯(lián)合發(fā)布了全國土壤污染狀況調(diào)查公報顯示，土壤中PAHs的超標(biāo)率為1.4％（http://www.zhb.gov.cn/）。
　　當(dāng)前，去除土壤中PAHs的主要方式包括

2、有很多種，其中，植物修復(fù)方法因其具有操作簡便、成本較低、對環(huán)境不易造成二次污染且可以美化環(huán)境等優(yōu)點被人們廣泛關(guān)注和利用，但植物體自身對多環(huán)芳烴的吸收較少，主要是通過植物根際作用促進土壤中微生物的活性，從而加速對土壤中PAHs的去除。鑒于此，研究人員通過使用一些輔助手段來增強植物根際修復(fù)的效果，比如采用外源添加有機物料、添加表面活性劑等措施，這些措施也都取得了良好的修復(fù)效果，但這些修復(fù)方法中也存在一些問題，比如有機物料添加以后，有可能引入

3、新的污染物質(zhì);使用人工合成的化學(xué)物質(zhì)或者其分解產(chǎn)物可能對土壤造成二次污染等一些潛在的問題。
　　吲哚乙酸(IAA)是自然界中普遍存在的、植物體自身合成的激素類物質(zhì)，其主要功能是促進植物生物量的增加，而根部生物量的增加可以增大植物體與土壤的接觸面積，促進根際環(huán)境微生物的活性，進而促進土壤中污染物的去除。是否IAA強化植物對土壤中PAHs的去除，其可能機制是什么？本文就此開展研究，選取單一污染或復(fù)合污染下的人工污染和自然污染土壤，設(shè)置

4、一系列的培養(yǎng)試驗。主要回答:(1)IAA添加對熒蒽污染土壤的去除效果及機制;(2)IAA添加對菲污染土壤的去除效果及機理;(3)自然PAHs復(fù)合污染土壤中，添加IAA對不同植物修復(fù)PAHs污染土壤的效果及可能的機制;(4)水培條件下，IAA對植物體吸收轉(zhuǎn)化PAHs的影響及機理，通過以上試驗，試圖系統(tǒng)的揭示外源添加IAA對土壤中PAHs的修復(fù)機理，為植物激素和植物聯(lián)合修復(fù)PAHs污染的土壤提供理論依據(jù)。
　　研究結(jié)果如下:
　

5、　(1)研究了外源添加IAA對人工污染土壤中熒蒽的去除。采用盆栽培養(yǎng)形式，種植黑麥草并噴施不同濃度（0，0.24和2.4 mg kg-1）的IAA，得到IAA的添加可以促進植物生物量的增加，特別是2.4 mg kg-1 IAA處理可以顯著促進土壤中熒蒽的去除，且熒蒽去除率與植物中的熒蒽的吸收量呈顯著相關(guān);此外，2.4 mg kg-1 IAA的添加可以促進根際土壤中真菌數(shù)量的顯著提高。
　　(2)研究了IAA的添加對菲污染土壤的去除

6、效果以及對根際環(huán)境中微生物數(shù)量、活性和群落結(jié)構(gòu)的影響。采用土培形式，選取菲作為多環(huán)芳烴的代表，研究了0，1，5，10 mg kg-1IAA對強化黑麥草修復(fù)菲污染土壤的影響，得到IAA可以促進植物生物量的增加，顯著促進土壤中菲的去除以及植物根系對菲的吸收。菲的最大去除率(97.0％)和黑麥草的最大吸收濃度(1.76mg kg-1)均出現(xiàn)在IAA濃度為10 mg kg-1的處理中;添加IAA可以顯著影響土壤中微生物量碳的含量和群落結(jié)構(gòu)的改變

7、，其中真菌和AM真菌百分?jǐn)?shù)含量分別增加了20.04-71.03％和10.99-16.94％。
　　(3)研究了IAA添加對強化黑麥草和紫花苜蓿修復(fù)自然污染場地的影響。采用盆栽試驗的形式，結(jié)果表明，IAA的可以促進種植黑麥草和紫花苜蓿土壤中PAHs的去除。種植植物的處理可以顯著促進土壤中PAHs的去除，而就種植兩種植物的各處理而言，添加IAA并沒有使PAHs總量有明顯改變，但對于不同環(huán)數(shù)PAHs的去除有明顯影響，其中，IAA添加后，

8、可以顯著促進紫花苜蓿對四環(huán)和六環(huán)PAHs的去除。植物吸收PAHs濃度可得出，葉部主要對三環(huán)和四環(huán)PAH有吸收作用，根部對不同環(huán)數(shù)PAHs均有所吸收。IAA可以使得種植紫花苜蓿的土壤在60d時微生物量碳含量有明顯的增加;IAA對種植黑麥草和紫花苜蓿的土壤呼吸含量均有促進作用;對于土壤中PAHs降解菌的數(shù)量在60d時較CK相比分別增加了79.77-134.94％。相關(guān)性分析表明，較種植黑麥草處理相比，IAA的添加可以更顯著的促進紫花苜蓿對P

9、AHs污染土壤中的修復(fù)。
　　(4)研究了IAA添加對植物體吸收PAHs的影響。采用水培形式，設(shè)置不同處理，分析IAA對植物體對PAHs吸收，被動運輸和代謝轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明，IAA濃度可以促進植物體對溶液中PAHs的吸收，一方面通過增強植物體的蒸騰作用，促進了根部對可溶性PAHs的吸收;另一方面，IAA的添加會增加植物體過氧化物酶活性，提高植物根部和葉部相關(guān)去毒基因以及壓力緩解基因的表達量，增加植物的解毒排毒能力，促進植物對P

10、AHs的轉(zhuǎn)化。此外，添加不同濃度的IAA可以改變黑麥草根部分泌的小分子酸的數(shù)量和種類，這可以引起根際環(huán)境的變化，從而影響修復(fù)效應(yīng)。
　　綜上所述，IAA的添加可以提高植物生物量，改變根系分泌物的組成，促進植物體自身解毒功能的酶系和基因的表達，提高植物體蒸騰作用，促進對PAHs的吸收和轉(zhuǎn)化;另外，IAA的添加間接地促使根際土壤中微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，包括能夠參與多環(huán)芳烴降解的功能菌，在強化植物修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤中的變化情況