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2014年全国土壤调查表明土壤多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)点位超标率占1.4%,土壤污染严峻。4环及4环以上的高分子量多环芳烃(High Molecular Weight PAHs,HMW-PAHs)生物毒性更强,成为PAHs的重点修复对象。微生物修复是PAHs的主要修复手段,但仍存在诸多困难。目前国内外文献报道中的绝大部分菌株在老化污染土壤的去除率仅20%左右,成为了土壤修复的技术难点。本课题组前期已发现了一株高效降解HMW-PAHs的菌株-镰刀菌ZH-H2,在5-6环单体为唯一碳源的无机盐溶液中,使单体去除高达91.48%,但在老化污染土壤中的降解效率并不高。基于此,本研究以典型煤矿区PAHs污染老化土壤为修复对象,优化ZH-H2降解土壤HMW-PAHs的环境条件、营养条件,强化接菌时期与次数,从而确定ZH-H2高效降解土壤HMW-PAHs的关键技术参数,并深入分析ZH-H2降解土壤HMW-PAHs的动力学特征与酶作用机制。其主要研究结果如下:(1)通过三因素四水平正交试验,优化了ZH-H2降解老化土壤HMW-PAHs的温湿度等环境因子。结果表明,适宜ZH-H2降解土壤HMW-PAHs的环境参数为:温度30~40℃、湿度5~15%和接菌量1.0~2.0 g/kg,10种HMW-PAHs总量去除率为22.89%~25.44%。(2)通过碳源筛选试验,明确了ZH-H2降解老化土壤HMW-PAHs的最佳碳源种类和剂量。与单一ZH-H2相比,添加外源碳显著促进了ZH-H2对土壤HMW-PAHs总量的去除率,尤以2.5 g/kg腐殖酸添加量的促进作用最为显著,提高了70.05%。各单体去除率也在该剂量下表现最高,为29.58%~48.92%,以DbA单体表现最佳。(3)通过C-N-P营养参数配比试验,探明了ZH-H2降解老化土壤HMW-PAHs的C-N-P优化配比,形成了营养优化调理剂。结果表明,不同碳氮磷比例处理能够促进ZH-H2对土壤HMW-PAHs总量的去除,尤以营养调理剂Z在50:1:0.5的C-N-P配比下对ZH-H2的促进作用最突出,去除率高达37.15%。各单体去除率同样在该配比下达到了最高值,为30.39%~54.63%,其中以单体BaP表现最优。(4)经不同时期多次接菌试验,明确了ZH-H2降解老化土壤HMW-PAHs达标的接菌时期与次数。结果表明,HMW-PAHs单体和总量去除率均在4次接菌处理时达最高值,总量去除率为49.64%,单体为45.24%~59.73%,以BaP表现最佳。经计算,该处理修复完成后,土壤PAHs总量和苯并[a]芘环境当量浓度均满足农田土壤环境生态修复地方标准。(5)通过降解动力学试验,深入分析了ZH-H2降解老化土壤HMW-PAHs的动力学特征。结果表明,针对同一处理,土壤HMW-PAHs单体和总量均在0~4 d内降解速率最快,随着时间延长,降解速率逐渐降低,反应缓慢;在相同时间段内均以2.5 g/kg腐殖酸处理使ZH-H2的降解速率表现最快,大大缩短了土壤HMW-PAHs的自降解周期,使得总量半衰期达55.5 d,单体半衰期为49.2~69.3 d。(6)通过木质素过氧化物酶降解机制试验,阐明了木质素过氧化物酶在高效降解HMW-PAHs中的作用机制。结果认为,木质素过氧化物酶在ZH-H2降解HMW-PAHs的过程中发挥了关键作用。综上所述,本研究提出了镰刀菌ZH-H2修复HMW-PAHs污染老化土壤的关键参数,为污染老化土壤异位修复提供了技术参考。参数推荐为:环境条件,温度30~40℃、湿度为土壤含水率5~15%;营养条件,碳源为腐殖酸,剂量为2.5g/kg干土,C:N:P为50:1:0.5的营养调理剂Z;接菌剂量与次数,每kg干土接菌量1 g/kg,每7d接种1次,接菌4次,修复时间1个月,其4环以上HMW-PAHs总量可下降约50%。该研究的适宜性需要根据不同土壤污染条件差异进行适当调整,且需要进一步进行小试研究。