微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)在土壤中分布广泛且存留时间长。利用理化手段去除PAHs不仅价格昂贵,还会对土壤、沉积物以及地下水层等自然环境造成二次污染。生物修复主要是利用微生物代谢多样性降解有害污染物,被认为是最具有前景的修复技术。目前已分离鉴定出多种微生物具有降解PAHs的能力。为了更好地应用微生物修复土壤及环境中的PAHs污染,需要更加深入了解降解过程中微生物代谢途径的生理生化以及分子遗传机制。综述了土壤中多环芳烃的微生物降解,在前人研究的基础上,阐述了不同降解途径对不同分子量多环芳烃的生物代谢转化机理,为提高土壤中降解菌的生物修复能力提供了理论依据。     

多环芳烃污染土壤微生物修复技术

微生物降解是环境中PAHs主要的降解方式.介绍了微生物的降解能力、PAHs生物可利用性、电子受体、营养物质、环境因子及植物联合等对微生物降解PAHs的影响,并且对原位处理、异位处理的修复工艺进行了简述.同时,指出今后的治理应重视污染源头控制,完善酶制剂、联合修复等有效的生物修复技术.     

土壤对多环芳烃吸附的研究进展

相对于土壤矿物而言,土壤有机质对土壤中多环芳烃的吸附更显得至关重要。本文结合国内外的相关研究,着重综述了土壤有机组分对多环芳烃的吸附机理和特性,同时也期望能从综合的角度出发,研究土壤对多环芳烃的吸附作用。     

多环芳烃污染土壤的微生物修复研究进展

多环芳烃(PAHs)由于其毒性、致癌性和致畸性成为环境中一类重要的污染物。微生物对多环芳烃的降解是去除土壤中多环芳烃的主要途径。阐述了多环芳烃污染土壤中微生物修复的原理、优缺点、影响因素、强化措施及国内外研究进展,并对微生物修复的发展进行了展望。     

多环芳烃对耕种土壤的污染

多环芳烃(PAHs)不仅广泛污染了大气和水,而且也严重的污染了耕种土壤。近100年来,随着矿物燃料消耗量的与日俱增,世界各地耕种土壤中PAHs含量也在逐年上升。鉴于PAHs类化合物中有不少已被确认具有致突变、致癌作用,PAHs对耕种土壤的污染将是人类面临的一大潜在威胁。     

土壤中多环芳烃污染的研究进展

简要地论述了PAHs在土壤中的吸附、分布情况;对土壤中PAHs的前处理技术、测定方法分别进行了归纳和对比,并对土壤中PAHs的微生物降解的研究进展进行了综述.     

小分子有机酸对土壤中多环芳烃环境行为影响的研究进展

土壤中的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为一类具有"三致"效应的疏水性有机污染物,能在土壤中长时间稳定的存在并且很难被降解。PAHs的环境行为取决于它们与土壤不同组分之间的相互作用,作为土壤中根系分泌物主要组分的小分子有机酸(low molecular weight organic acids,LMWOAs)能通过对土壤环境的影响进而影响PAHs的环境行为。综述了LMWOAs对土壤中PAHs吸附-解吸和"老化"等环境行为的影响,讨论了LMWOAs通过对土壤有机质、土壤结构及土壤微生物等的作用而影响PAHs的环境行为。通过综述该领域近年的研究成果,指出了现有研究中的不足,并展望了今后的研究趋势,有利于推动对PAHs污染土壤的有效治理。     

腐植酸对土壤持留多环芳烃的影响

用腐植酸（HA）提取3种土壤（污灌区土壤、经过氧化的清洁土壤和未经氧化的清洁土壤）中的多环芳烃（PAHs）,对比其提取PAHs浓度的变化。结果表明,PAHs的可提取率受其自身性质和PAHs在土壤中持留时间的影响,并随着HA浓度的增加而增加。与氧化土壤相比,未氧化土壤中PAHs的可提取量较小,表明天然HA增加了土壤中PAHs的持留。污灌区土壤中PAHs可提取率较低,其可提取程度远远小于人工污染土壤。     

广玉兰对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用研究

利用盆栽试验方法,在3个多环芳烃污染水平（重度L3）、（中度L2）、（轻度L1）下,研究了广玉兰（Magnoliagrandiflora）对柴油污染土壤中多环芳烃的修复作用。结果表明：（1）植物存在能有效提高PAHs的降解率,特别是促进高环组分的降解;（2）植物存在能显著提高土壤微生物的数量,且植物种植对放线菌的影响最大,真菌次之,细菌最小;（3）植物-微生物间的交互作用、微生物降解是植物-土壤系统修复PAHs污染的主要途径。     

土壤中微生物对多环芳烃的降解及其生物修复的研究进展

多环芳烃是一类在环境中普遍存在的有机污染物,微生物降解是多环芳烃（PAHs）降解的主要途径。文中主要介绍PAHs的降解菌,降解机理和PAHs的生物修复方面的研究进展。这些进展可为降解菌株的分子及遗传机制研究提供理论依据,将促进通过基因工程优化降解菌、更有效地检测PAHs环境污染及实现PAHs污染的生物修复。     

单壁碳纳米管对紫花苜蓿根际土壤中PAHs降解及微生物群落的影响

为探究单壁碳纳米管（SWCNTs）对紫花苜蓿根际土壤中多环芳烃（PAHs）降解及微生物群落的影响,以高浓度PAHs污染土壤为供试土壤种植紫花苜蓿,并添加不同含量的SWCNTs,通过室内盆栽试验,分析了根际土壤中PAHs的降解效应及微生物群落响应。结果表明：添加0.5 g·kg^-1和5 g·kg^-1 SWCNTs使土壤中PAHs的去除率分别显著降低了3.43%和6.98%（P<0.05）,SWCNTs对PAHs降解的抑制作用主要来源于5环和6环高分子量PAHs。添加SWCNTs对紫花苜蓿生长并未产生毒害作用,当SWCNTs的添加量为5 g·kg^-1时,紫花苜蓿根长、地上部鲜质量和根鲜质量与对照（不添加SWCNTs）相比分别显著增加了21.44%、49.13%和100.00%（P<0.05）。qPCR和高通量测序结果表明,添加SWCNTs对土壤细菌生物量、丰富度和多样性无显著影响,但显著改变了土壤细菌群落组成。较高添加量的SWCNTs（5 g·kg^-1）显著降低了污染土壤中PAHs潜在降解菌属Phenylobacterium、Reyranella、Brevundimonas和Pseudorhodoferax的相对丰度。研究表明,添加SWCNTs抑制了根际土壤中PAHs的去除,尤其是5环和6环PAHs,同时改变了土壤中微生物群落,并且抑制了与PAHs降解相关的微生物。     

植烟土壤和烟叶中多环芳烃的污染特征及污染源解析

【目的】分析贵州松桃县植烟土壤和烟叶中多环芳烃（PAHs）的含量及污染特征,并解析其污染来源,为烟区土壤 烤烟体系的环境评价、PAHs污染修复提供参考。【方法】2020年7月,分别采集贵州省铜仁市松桃县烤烟成熟期40个土壤样品和40个新鲜烟叶样品,测定了16种PAHs含量,分析土壤和烟叶中PAHs的组成特征,并解析其在土壤 烤烟体系中的污染来源。【结果】贵州松桃县植烟土壤中16种PAHs的总含量为166.74~989.43 μg/kg,平均含量为600.77 μg/kg,其中以3~5环PAHs所占比例较高（78.7%）;致癌性的∑₇PAHs含量为70.97~365.71 μg/kg,平均含量为221.13 μg/kg,占16种PAHs总含量的24.5%~62.7%,其中具有强致癌性的苯并(b)荧蒽（BbF）、苯并(k)荧蒽（BkF）和苯并(a)芘(BaP)的平均占比分别为5.18%,5.32%和6.03%;在松桃县烤烟烟叶中,16种PAHs的含量为502.79~2 217.15 μg/kg,平均值为1 011.23 μg/kg,其中4~5环PAHs占75.1%;致癌性的∑₇PAHs含量为293.53~1 730.72 μg/kg,平均含量为707.03 μg/kg,占16种PAHs总含量的56.0%~85.5%;其中具有强致癌性的BbF、BkF和BaP平均占比分别为10.19%,7.78%和39.96%。烟叶中的PAHs平均含量高于土壤。根据欧洲农业土壤中PAHs的控制标准,本研究有50%的土壤样品处于PAHs中度污染水平,45%的土壤样品处于PAHs轻度污染水平。诊断比例法解析表明,PAHs主要来源于当地工业生产活动、车用石油燃烧及煤炭、秸秆、木材的高温燃烧排放,最终通过大气沉降和叶面吸收进入土壤-烤烟体系;此外,烤烟种植和管理中塑料薄膜及肥料的使用也是土壤PAHs累积的重要来源。【结论】工业活动和农膜及肥料的使用,使贵州松桃县土壤 烤烟体系中PAHs出现累积,可能会对当地生态环境和居民（尤其是烟农）健康造成威胁,应当引起足够重视。     

甜菜与牧草间作对多环芳烃污染土壤的修复作用

通过盆栽试验方法,选择经济作物甜菜和牧草类黑麦草、苏丹草、香根草为供试植物,研究了甜菜与3种牧草分别间作及各自单作对多环芳烃(PAHs)菲、荧蒽、芘和苯并[a]芘污染土壤修复作用。结果显示:经6个月连续两茬种植试验后,所有种植植物的处理中土壤PAHs的去除率均高于无植物种植组,间作种植土壤PAHs的去除率高于单作,黑麦草、苏丹草、香根草与甜菜间作对土壤PAHs的去除率分别达到84.85%、79.96%、84.11%;在土壤污染条件下,间作模式更有利于甜菜生长;种植植物增强了土壤中多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性,间作模式下二者活性高于单作4.37%~43.07%,过氧化氢酶较多酚氧化酶对PAHs土壤污染更敏感,可作为关键酶用于评价土壤PAHs污染状况。在不影响农业生产的前提下,修复植物牧草和经济作物甜菜间作种植模式显著提高了土壤PAHs的降解率。     

泡沫阻断协同氧化修复土壤中四氯乙烯和多环芳烃

研究了不同发泡剂(AC-645或蛋白类发泡剂)产生的泡沫对四氯乙烯挥发的阻断效果,以及发泡剂与氧化剂耦合后产生的泡沫对土壤中多环芳烃的氧化去除效果。结果表明,本研究所用泡沫材料既可以抑制四氯乙烯的挥发逸散,又可以氧化去除土壤中的多环芳烃,其中以AC-645发泡材料对四氯乙烯挥发的阻断效果最优,在3 h内对四氯乙烯的阻断效果可维持在95.0%左右,反应24 h后对土壤中多环芳烃的去除率在80.0%以上。混料均匀设计试验发现,最优配比下发泡剂(AC-645)、氧化剂和水的质量分数分别为29.4%、1.2%、69.4%,该配比的泡沫耦合氧化剂修复材料产生的泡沫在30 min时对四氯乙烯的阻断率为94.5%,反应24 h后对土壤中多环芳烃的去除率在87.8%。在最优点处进行验证试验,验证值与预测值的相对偏差为0.11%,表明模型预测准确。     

生物质炭对土壤中PAHs总量及有效性的影响研究

通过24周的土壤培养实验,研究了生物质炭添加量(0.1%、1.0%、2.0%)对土壤中菲和芘的化学可提取总量、挥发量及基于聚甲醛膜(POM)提取的生物有效性含量的影响。结果显示:与对照相比,添加生物质炭使土壤中菲和芘的总量分别下降了15.6%~25.0%和12.8%~30.3%,有效性分别下降了14.7%~37.3%和23.4%~49.8%;培养前6周,添加生物质炭使土壤中菲的挥发量显著减少了70.4%~72.4%,芘的挥发量减少了36.2%~48.9%,此后土壤中菲、芘挥发量趋于稳定,各处理间无显著差异(P0.05)。研究表明,生物质炭在降低土壤中PAHs的总量及有效性含量方面具有剂量效应,但对PAHs挥发量的抑制作用的剂量效应与PAHs的种类有关。     

不同氧化体系去除污染土壤中多环芳烃的对比研究

采用类Fenton(芬顿)、高锰酸钾、过硫酸钠3种氧化体系去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),在最优实验因素配比条件下,其对污染土壤中PAHs的最高去除率分别为96.5%、94.0%和95.6%。在此基础上,进一步开展放大反应,改变水土质量比为0.6∶1,反应温度为25 ℃,3种氧化体系对PAHs的最高去除率分别为63.2%、72.1%和70.8%。以化学计量的氧化剂需求指数(SOD)评价3种氧化体系对PAHs的氧化效率,结果表明,高锰酸钾体系的氧化效率最高。由经济核算可知,高锰酸钾体系在实验条件下对PAHs污染土壤的修复成本最低。     

亚热带地区农业土壤和植物中多环芳烃的分布

以汕头经济特区的农业土壤和蔬菜为例,运用气相色谱-质谱方法对美国EPA优控多环芳烃(PAH)进行定性、定量测定,分析了其在中国亚热带地区农业土壤和植物中的分布特征,讨论了影响其分布的主要因素.结果表明:该区农业土壤中的PAH以3环和4环为主,单个PAH以萘、菲、荧蒽和苯并[b]萤蒽为主;而植物中的PAH以3环为主,单个PAH以萘、菲为主.PAH可在0～100 cm的土层范围内有效移动和传输,其中表层土壤的输入比率要高于移动和传输的比率.影响PAH在土壤和植物中分布的因素除PAH本身的理化性质外,土壤的理化性质、植物种类和环境条件同时起重要的作用.     

浙江省农田土壤多环芳烃污染及风险评价

为探究浙江省农田土壤中16种优控多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)含量、来源及生态和健康风险,用网格布点法采集了62个农田土壤样品并进行实验分析。结果表明,∑PAHs浓度范围为34.04～1 990.38 ng·g~(-1),污染物以高环类PAHs为主,研究区域内所有土样苯并[a]芘(BaP)浓度均未超过我国新颁布的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的风险筛选值。采用比值法及主成分分析研究其环境来源,结果显示主要来自于交通污染、煤炭和薪柴燃烧。内梅罗综合污染指数法评价结果表明,研究区有87.10%的样点存在生态风险。毒性当量因子风险评价法分析结果显示,PAHs的毒性当量浓度范围为1.53～268.27 ng·g~(-1),7种致癌PAHs为污染主体,平均占比高达99.18%。暴露量估算结果显示,经口摄入是PAHs致癌风险最高的暴露途径。健康风险评价显示,土壤中PAHs暴露暂时不会对人群产生明显的非致癌风险,但儿童的综合致癌风险已超过可接受范围,需引起重视。     

黑麦草根系分泌物氨基酸组分对PAHs胁迫的响应

为探索黑麦草根系分泌物中的氨基酸对多环芳烃(PAHs)胁迫的响应,通过水培试验,研究了在不同浓度的菲、芘和苯并(a)芘胁迫下,黑麦草根系分泌物中氨基酸的变化。结果表明:无PAHs胁迫时,黑麦草根系分泌物的氨基酸总量为(84.2±10.3)μg·g-1,共检出10种氨基酸,其中缬氨酸和谷氨酸浓度相对较高,各占氨基酸总量的43%和24%。PAHs胁迫使黑麦草生物量有不同程度的增加,并影响根系分泌的氨基酸总量及组分构成,其胁迫效应因PAHs种类和浓度而异。对于氨基酸总量,菲和低浓度苯并(a)芘均起抑制作用,且高浓度菲比低浓度抑制效应更强;其他处理无显著影响。对于氨基酸组分构成,菲使黑麦草不再分泌酪氨酸并抑制缬氨酸的分泌,高浓度时还对谷氨酸分泌起抑制作用。芘的存在使黑麦草开始分泌异亮氨酸及亮氨酸,高浓度时还可促使蛋氨酸分泌,低浓度时则抑制了缬氨酸的分泌且使黑麦草不再分泌组氨酸。苯并(a)芘使黑麦草开始分泌异亮氨酸和亮氨酸,而不再分泌酪氨酸,并抑制缬氨酸的分泌,此外,高浓度时还使黑麦草开始分泌蛋氨酸,低浓度时则使黑麦草不再分泌组氨酸。     

环丙沙星对土壤微生物量碳和土壤微生物 群落碳代谢多样性的影响

采用氯仿熏蒸浸提法和Biolog法,分析环丙沙星作用下的土壤微生物量碳和微生物群落碳代谢多样性,以揭示环丙沙星在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.结果表明,环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)对土壤微生物量碳含量影响显著(P＜0.05),土壤中环丙沙星浓度愈高,微生物量碳含量愈低,100μg/g的环丙沙星处理使土壤微生物量碳含量下降58.69％.环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,环丙沙星降低了土壤微生物对碳水化合物、羧酸、氨基酸、聚合物、酚类和胺类的碳源利用率;环丙沙星(wCIP≥0.1 μg/g)显著影响了土壤微生物群落碳源代谢强度和代谢多样性,但不同浓度的环丙沙星对土壤微生物群落碳代谢功能的影响不同,0.1、1、10 μg/g的环丙沙星处理对土壤微生物群落碳代谢功能的影响主要表现在处理前期(用药第7天、21天),这种影响在处理后期(用药第35天)表现不明显,100μg/g的环丙沙星在用药的前期和后期均显著影响土壤微生物群落碳代谢功能,土壤中环丙沙星积累到该浓度可能对土壤微生物群落碳代谢功能产生难以逆转的长期影响.