土壤中多環(huán)芳烴(PAHs)的形態(tài)分布及其與蚯蚓相互作用的研究.pdf

1、隨著國(guó)家和區(qū)域工業(yè)化的發(fā)展，土壤中PAHs污染越來(lái)越嚴(yán)重，已經(jīng)引起國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。蚯蚓是土壤中分布最廣泛、最主要的大型動(dòng)物之一，被譽(yù)為土壤生態(tài)系統(tǒng)“工程師”。關(guān)于二者在土壤中如何相互影響，目前缺少較全面和系統(tǒng)的研究。因此，本文通過(guò)不同的萃取方法研究了PAHs在土壤中的老化規(guī)律，考察了蚯蚓活動(dòng)對(duì)不同老化時(shí)間PAHs的降解，探究了老化的PAHs對(duì)蚯蚓的生長(zhǎng)，生物有效性，抗氧化酶的影響。
　　 主要結(jié)果如下:
　　 1.土

2、壤易解吸態(tài)菲的百分比從Od的82％下降到150d的65％，難解吸態(tài)菲的百分比從18％增加到31％。芘的易解吸態(tài)和難解吸態(tài)在整個(gè)老化過(guò)程中的變化沒(méi)有明顯的規(guī)律。整個(gè)老化期間，易解吸態(tài)芘的百分比總體上小于菲，而難解吸態(tài)則是相反的趨勢(shì)。150d的老化時(shí)間后，菲和芘的結(jié)合態(tài)均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，分別從0.2％增加到4.7％和0.1％增加到1.2％。蚯蚓對(duì)PAHs（菲和芘）的吸收率和生物富集系數(shù)表現(xiàn)出如下的趨勢(shì):前15d迅速下降，隨后的135d下降速

3、度減慢。整個(gè)培養(yǎng)時(shí)間，蚯蚓對(duì)菲的吸收率和生物富集系數(shù)都大于芘，表明菲的生物有效性大于芘。PAHs的萃取率和蚯蚓吸收率的相關(guān)性分析表明三步萃取法是能預(yù)測(cè)土壤中老化的菲的生物有效性的方法，但對(duì)芘有一定的缺陷。
　　 2.土壤中菲和芘的老化規(guī)律:主要發(fā)生在初始階段，隨后老化作用減弱。不同的老化時(shí)間，有機(jī)溶劑二氯甲烷超聲萃取量高于溫和型水溶性試劑HPCD震蕩萃取量。菲的三步萃取結(jié)果表明，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，不同濃度的易解吸態(tài)菲均呈先快后

4、慢的下降趨勢(shì);不同濃度的難解吸態(tài)菲均呈現(xiàn)相似規(guī)律的增加趨勢(shì);而不同濃度結(jié)合殘留態(tài)的菲呈現(xiàn)先慢后快的增加趨勢(shì)。芘的三步萃取結(jié)果表明，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，高濃度(100 mg kg-1)易解吸態(tài)的芘呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，低濃度無(wú)明顯的規(guī)律;不同濃度的難解吸態(tài)芘呈先升后降的趨勢(shì);不同濃度的結(jié)合態(tài)殘留的芘在60-150d明顯增加?？赡苁且?yàn)檐诺姆肿咏Y(jié)構(gòu)與HPCD的空腔結(jié)構(gòu)有關(guān)。不同濃度的菲和芘污染土壤，在不同老化時(shí)間培養(yǎng)蚯蚓7d后，超聲萃取萃取和三步

5、萃取法菲和芘的含量均有所下降，表明蚯蚓和微生物的相互作用共同促進(jìn)了土壤中PAHs的降解。
　　 3.整個(gè)培養(yǎng)時(shí)間，高濃度菲(25 mg kg-1)污染土壤蚯蚓的生長(zhǎng)抑制率顯著高于對(duì)照(p＜0.05)，低濃度菲(10 mg kg-1)污染土壤蚯蚓的生長(zhǎng)抑制率與對(duì)照無(wú)顯著差異(p＜0.05)。芘污染土壤中，污染組蚯蚓的生長(zhǎng)抑制率在前60d均大于對(duì)照，150d與對(duì)照相比無(wú)顯著差異(p＜0.05)。土壤中初始菲和芘的濃度越大，蚯蚓體內(nèi)菲

6、和芘濃度就越大。蚯蚓體內(nèi)菲和芘的濃度隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)先快后慢的下降趨勢(shì)，芘的下降速度落后于菲。不同濃度的菲，以30d作為分界點(diǎn)（不包括30d），其前后蚯蚓表皮和腸道的濃度表現(xiàn)出差異顯著(p＜0.05)。不同濃度的芘，以60d(不包括60d)作為分界點(diǎn)，其前后蚯蚓表皮和腸道的濃度表現(xiàn)出差異顯著(p＜0.05)。不同濃度的菲和芘污染的土壤，蚯蚓腸道吸收菲和芘的濃度高于表皮，說(shuō)明蚯蚓主要通過(guò)主動(dòng)吞食土壤顆粒作用富集土壤中的PAHs而不

7、是表皮的被動(dòng)穿透。菲脅迫時(shí)，與對(duì)照相比，0d污染組的SOD活性被抑制，60和150d高濃度被顯著激活(p＜0.05);與對(duì)照相比，CAT活性在前60d污染組被抑制，第150d時(shí)高濃度被顯著誘導(dǎo)(p＜0.05);MDA含量在前60d污染組被誘導(dǎo)，且30d和60d與對(duì)照表現(xiàn)出顯著差異(p＜0.05)，第150d時(shí)與對(duì)照無(wú)顯著差異。芘脅迫時(shí)，污染組SOD活性的促進(jìn)作用逐漸減弱，第150d時(shí)與對(duì)照相比顯著被抑制(p＜0.05);與對(duì)照相比，高濃

8、度污染組（100mg kg-1）的CAT活性在前60天被顯著促進(jìn)(p＜0.05)，第150d無(wú)顯著差異;與對(duì)照相比，污染組MDA含量隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸表現(xiàn)出差異，直到150d時(shí)高濃度（50和100mg kg-1）表現(xiàn)出顯著差異(p＜0.05)。
　　 4.自然條件超聲和索氏萃取，土壤中的熒蒽濃度隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，滅菌條件的結(jié)果相似。不同的老化時(shí)間，熒蒽的索氏萃取量均大于超聲萃取量。三步萃取的結(jié)果表明，易解吸

9、態(tài)的熒蒽含量隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，而難解吸態(tài)表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。與滅菌條件相比，總體上自然條件索氏萃取和超聲萃取土壤中熒蒽濃度均較小。不同的老化時(shí)間培養(yǎng)蚯蚓7d后，索氏萃取，二氯甲烷萃取，易解吸態(tài)和難解吸態(tài)的土壤熒蒽濃度均降低，表明蚯蚓連同土壤中的微生物能共同促進(jìn)土壤中熒蒽的降解。
　　 5.自然和滅菌條件，隨著熒蒽老化時(shí)間的延長(zhǎng)，蚯蚓體重比率均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，自然條件蚯蚓的體重比率高于滅菌條件。蚯蚓表皮和腸道的熒蒽濃度和BC