根系分泌物对红树林沉积物中多环芳烃环境行为的影响研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wzx85695021
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带的木本植物群落,对维护河口、海滨生态平衡和保护环境等方面具有重要意义。近年来,大量污染物被排放到红树林湿地生态系统中,其中以多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)为代表的有机污染物最为明显。由于PAHs具有较强的致癌、致畸、致突变作用,使其极易在沉积物中被吸附固定,研究根系分泌物对沉积物中PAHs的活化作用,植物修复PAHs的根际响应机制及其在根际微环境中的降解机理,将为深入探讨PAHs在根际沉积物中的生物有效性、评价其污染风险、提高修复效率等提供理论依据。  本文从沉积物中PAHs的吸附、解吸和有效性等方面,研究了根系分泌物对沉积物中PAHs的活化作用;并在此基础上研究PAHs在根际修复过程的环境行为,围绕PAHs在根际微环境中的降解动态,及其随时间的变异特征;探讨白骨壤对PAHs的吸收、累积以及植物体内的生理生态响应。主要结果如下:  1.根系分泌物对红树湿地沉积物吸附菲的影响。结果表明,在根系分泌物的影响下,红树林沉积物对菲的等温吸附都能用Freundlich模型较好(R2>0.93)地拟合。根系分泌物对沉积物吸附菲有抑制作用,且随着根系分泌物浓度的增加其抑制作用增强。随着根系分泌物浓度的升高,土壤吸附菲的Kd(Kd=Q/Cw,沉积物对菲的吸附能力可用分配系数)呈现降低的趋势。与模拟根系分泌物(Artificial root exudates,ARE)相比,低分子量有机(Low-molecular-weight organic acids,LMWOA)对土壤吸附菲的抑制作用更强,根系分泌物对菲吸附的抑制作用强弱顺序为:柠檬酸>草酸>乙酸>ARE。模拟根系分泌物的效果并非是各个组分效果的单独叠加作用,这为深入地阐明根系分泌物活化根际PAHs的作用原理提供了重要依据。  2.研究根系分泌物对红树林沉积物中PAHs解吸的影响,发现根系分泌物促进了沉积物中PAHs的解吸,且随着根系分泌物浓度的增加,沉积物中PAHs解吸量也呈上升的趋势。与ARE相比,LMWOAs对沉积物中菲解吸的影响更为显著。沉积物中的PAHs含量随着老化时间延长而降低,老化时间之所以对沉积物中的PAHs解吸有影响是因为随着老化时间的增加降低了沉积物中PAHs的生物有效性。研究分析了红树林沉积物解吸菲的平衡溶液中可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)的浓度,发现加入根系分泌物后溶液中DOM浓度增大,溶液中DOM与菲的结合增加则会减少沉积物对菲的吸附,这是根系分泌物促进沉积物解吸菲的主要原因。  3.采用薄层层析实验,分析根系分泌物对土壤中PAHs的迁移效应,结果表明,根系分泌物能够促进PAHs在沉积物中的迁移能力,且随着根系分泌物浓度的增大,其迁移能力随之增强。LMWOAs对土壤的迁移能力的影响大于ARE。  4.采用动态土柱试验法,分析根系分泌物对土壤中PAHs的淋溶作用。结果表明,根系分泌物对沉积物中PAHs有很强的林洗能力,淋溶过程中PAHs浓度变化均能用一阶动力学方程较好的拟合。LMWOAs在根系分泌物活化PAHs中起着重要的作用。PAHs的淋洗累积量曲线是一个连续扩散的过程,与淋洗时间成线性关系,符合菲克第一定律。加入根系分泌物后,沥出液中菲和芘的浓度的变化与可溶性有机质含量和pH变化均呈正相关。根系分泌物可以活化土柱PAHs,能够提高土壤中PAHs的生物有效性。被有机酸淋洗的PAHs随着重力向下迁移,根系分泌物淋洗后菲、芘含量总体上为土柱下层(9-12cm)>土柱中层(5-8cm)>土柱上层(0-3cm)。随根系分泌物浓度的提高,沉积物中菲、芘的总去除量均呈增加的趋势。  5.采用改进的自制尼龙网根袋构建白骨壤根际和非根际空间结构,分别采集第0、15、30、60和120天的白骨壤根际和非根际沉积物样品对PAHs降解行为进行分析。PAHs的降解行为在不同的污染胁迫下均呈现一致的规律:根际>非根际,白骨壤根际效应加速了PAHs在根际微环境中的降解。白骨壤根际过程加速了PAHs在根际微环境的降解,越难降解的PAHs受到的加速效应越显著。该结果明确了植物根际微域有利于持久性PAHs的降解,阐明了植物根际修复技术在PAHs污染土壤修复中的重要作用和潜力。研究发现,根际可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)的含量显著的低于非根际DOC含量,这可能是由于根系泌氧提高了根际沉积物中微生物利用DOC的速率,导致DOC含量下降。植物的根部和地上部分均有PAHs检出,且根部PAHs的富集量大于地上部分。说明植株从沉积物中吸收的PAHs主要富集在植物的根部,只有少量转移至地上部分。PAHs胁迫下白骨壤经历了抗氧化胁迫反应,抗氧化酶活性与丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量的增加,说明白骨壤可激发自身的防御体系,这可能与红树植物抗污染的机理有关。
其他文献
会议
地裂缝是矿山开采沉陷引起地表移动和变形的地质灾害现象,本文采用实地调查和数值模拟的方法对地裂缝进行研究。  针对铁法矿区特殊的由巨厚火成岩分布引起复杂的地表移动变
会议
随着互联网的飞速发展和普及,面向大众化的GIS服务得到快速发展,特别是网络地图服务。网络地图服务已经进入了越来越多普通人的生活,并成为其中重要的一个方面。目前网络地图服
大气压变化、陆地水储量变化、海洋的非潮汐变化使得地表物质重新分布,从而导致重力和地表垂直位移等发生变化。环境因素变化引起地表垂直位移可达几十mm,引起重力变化可达几百
气温是全球气候变化、能量变化的重要研究对象,定量、准确的获取气温时空变化具有非常重要的意义。气温一般由气象站点实测得到,通过空间插值即可得到面状气温,薄盘光滑样条插值
会议
会议
背景:小鼠肾脏髓袢升支粗段(TAL)可以通过管腔侧的2型钠钾二氯协同转运体(NKCC2)重吸收20-25%的NaC1,并通过管周膜侧的钠钾泵和Cl-通道排出,在尿浓缩机制中发挥着重要作用。有研
会议