園林植物根系對苯并芘土壤的修復(fù)作用研究

摘 要：土壤是一切植物生長的根源，一旦被苯并芘污染將會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，以此為改善土壤質(zhì)量，本次通過實(shí)驗(yàn)研究園林植物根系對苯并芘土壤的修復(fù)作用，研究過程包括實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)方法分析、B]P濃度檢測、修復(fù)結(jié)果分析等4部分，結(jié)果表明：園林植物根系能夠吸附土壤中的B]P，降低土壤中B]P含量，改善土壤質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：園林植物根系;苯并芘;土壤的修復(fù)

中圖分類號：S688

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190715069

引言

在自然界中存在很多有毒物質(zhì)，若不加以處理會對人體產(chǎn)生危害。多環(huán)芳烴（PAHs）是眾多有毒物質(zhì)中一類普遍存在于環(huán)境中的有毒有機(jī)污染物，具有致癌作用。多環(huán)芳烴由16種有害物質(zhì)組成，其中苯并芘就是其中的典型代表。苯并芘易溶于水，因此會隨著自然界中水循環(huán)深入到土壤中，污染土壤質(zhì)量，且該污染物質(zhì)一旦進(jìn)入土壤中，就很難通過土壤自身的修復(fù)能力進(jìn)行降解，影響了周圍園林植物的正常生長。在此背景下，為解決苯并芘土壤帶來的危害，相關(guān)專家研究了很多降解方法，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，植物起到的作用最為明顯，因?yàn)橹参锔挡坏梢栽黾游⑸锝到饩臄?shù)量，還可以為微生物代謝提供基質(zhì)底物[1]。此外，利用園林植物根系進(jìn)行苯并芘土壤修復(fù)，成本低，還能美化環(huán)境。基于上述描述，本次通過實(shí)驗(yàn)研究園林植物根系對苯并芘土壤的修復(fù)作用，以期為解決苯并芘土壤污染問題提供科學(xué)參考，改善土壤質(zhì)量，促進(jìn)園林建設(shè)。

1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備

1.1 實(shí)驗(yàn)土壤

實(shí)驗(yàn)土壤選自中國科學(xué)院南京土壤研究所。土壤經(jīng)過風(fēng)干步驟后，正常室溫下保存于封閉的實(shí)驗(yàn)器皿當(dāng)中。實(shí)驗(yàn)土壤的理化性質(zhì)參數(shù)如下表1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)園林植物

實(shí)驗(yàn)園林植物選用園林建設(shè)中常見的5種植物：黑麥草、蘇丹草、白三葉、地毯草以及細(xì)羊茅。以上5種植物均由某園林提供[2]。

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

1.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑

美國Sigma 公司生產(chǎn)的苯并芘B]P （Benzopyrene），其純度在96%以上;選用南京邦諾生物科技有限公司生產(chǎn)的Na2SO4和CH2Cl2;西安卓鑫化工原料有限公司生產(chǎn)的二氯甲烷;天津市瑞明威化工有限公司提供的環(huán)己烷溶液[3]。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器

張家港市保德興超聲設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KQ-300DE數(shù)控超聲波清洗器;杭州博研儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的RM-3旋轉(zhuǎn)濃縮蒸發(fā)器;湖南星科科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的臺式高速冷凍離心機(jī);美國Agilent科技有限公司生產(chǎn)的Waters600高效液相色譜儀（HPLC）[4]。

2 實(shí)驗(yàn)方法分析

所有實(shí)驗(yàn)均在恒溫實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周期為3個月。

實(shí)驗(yàn)土壤處理：將實(shí)驗(yàn)土壤利用干燥機(jī)進(jìn)行干燥處理，去除其中的水分，然后利用3mm密篩將實(shí)驗(yàn)土壤中較大顆粒篩選出去，接著將得到的土壤均勻分成5份，并放入實(shí)驗(yàn)玻璃杯中，留待備用。

實(shí)驗(yàn)材料制備：根據(jù)土壤中 B]P含量標(biāo)準(zhǔn)，土壤苯并芘污染一共分為4等，無污染、輕度污染、中度污染和重度污染，其中達(dá)到第3等級或3等級以上，也就是土壤中B]P含量超過 3mg/kg是需要修復(fù)的，所以本次實(shí)驗(yàn)試劑首先需要通過純凈水對B]P進(jìn)行溶解和稀釋，然后將稀釋后的B]P溶液分為5份，每份5ml，接著將B]P溶液分別倒入5份實(shí)驗(yàn)土壤中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓罄酶咝б合嗌V儀測試每份土壤中B]P含量，確定每份實(shí)驗(yàn)土壤中B]P含量誤差不會超過0.2mg/kg。檢測結(jié)束后，土壤需要放置一周，然后將其裝入5個適用園林植物生長的花盆中，再然后在盆中加去離子水，使實(shí)驗(yàn)土壤含水量為田間持水量的 60%[5]。

以上一切準(zhǔn)備好后，將5種實(shí)驗(yàn)園林植物移栽到花盆當(dāng)中，同時設(shè)置相同B]P濃度但不種園林植物的對照實(shí)驗(yàn)。5種植物生長過程中，每隔15d對盆中B]P濃度進(jìn)行檢測，觀察園林植物根系對苯并芘土壤的修復(fù)作用。

3 B]P濃度檢測

從5盆土壤中取出1.0g土壤進(jìn)行風(fēng)干，然后放入玻璃離心管當(dāng)中，并加入2g的純Na2SO4，攪拌均勻，再然后加入10mL的CH2Cl2萃取液。結(jié)束后，將樣品放入KQ-300DE數(shù)控超聲波清洗器當(dāng)中，35℃溫度下超聲萃取1h，再然后將萃取過的樣品移入臺式高速冷凍離心機(jī)中，以4000r/min-1的速度離心 5min。離心結(jié)束后，用滴管吸取5mL上清液放入茄形瓶中，在40℃ 溫度下利用RM-3旋轉(zhuǎn)濃縮蒸發(fā)器旋轉(zhuǎn)濃縮至干。上述步驟結(jié)束后，樣品中仍存在一些雜質(zhì)，影響檢測質(zhì)量，所以需要利用1：1二氯甲烷和環(huán)己烷溶液進(jìn)行洗脫處理，處理時間為1h，結(jié)束后用高純氮?dú)獯蹈桑⒂眉状级ㄈ莸?.5mL，且經(jīng)0.22μm微孔濾膜過濾，最后通過Waters600高效液相色譜儀（HPLC）進(jìn)行B]P濃度檢測，其檢測過程如下：將上述處理好的5個樣本放入高效液相色譜儀的儲液器當(dāng)中，然后利用高壓輸液泵將流動相打入儀器內(nèi)部，樣本經(jīng)過進(jìn)樣器后，以流動相為載體進(jìn)入色譜柱中，在色譜柱內(nèi)對樣品中蘊(yùn)含的B]P與其它物質(zhì)進(jìn)行分離，然后將分離的樣本送入檢測器內(nèi)，進(jìn)行B]P含量檢測，之后將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號傳送到記錄儀，最后數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來[6]。圖譜打印出來后，其結(jié)果并不能直觀的看出土壤中具體含有多少B]P，所以需要將圖譜轉(zhuǎn)化為具體濃度含量，轉(zhuǎn)換公式如下：

Y=（ρ·B）/（An·N·1000）（1）

公式中，Y為樣品中B]P的含量（mg·kg- 1）;ρ為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mg/mL）;B為定容體積（mL）;An為標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積相應(yīng)值;N為樣品質(zhì)量（g）。

4 修復(fù)結(jié)果分析

下表2為5個土壤樣品中B]P含量檢測結(jié)果。

從表2中可以看出，3個月后，白三葉對苯并芘土壤的修復(fù)作用最為突出，實(shí)驗(yàn)土壤中B]P含量由3.5mg/kg降到了0.65mg/kg，其次為黑麥草，B]P含量降到了0.85mg/kg，接下來為細(xì)羊茅、蘇丹草和地毯草。由此說明園林植物根系能夠吸附土壤中的B]P，降低B]P濃度，改善土壤質(zhì)量[7]。

5 結(jié)束語

綜上所述，B]P會污染土壤，降低土壤質(zhì)量，從而經(jīng)過生物循環(huán)對人體產(chǎn)生致癌作用，所以為降低苯并芘的影響，本次針對園林植物根系對苯并芘土壤的修復(fù)作用進(jìn)行研究，研究表明，園林植物根系會極大吸附土壤中的B]P，對苯并芘土壤進(jìn)行修復(fù)，改善土壤質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

李軍（1976-），男，碩士，助教，研究方向：園林植物栽培。