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砷(As)和多环芳烃(PAHs)是土壤环境保护领域普遍关注的两类污染物，两者共存会产生协同毒性效应。国内外对于典型场地砷-多环芳烃复合污染问题及修复方法还鲜有研究。本论文针对我国典型工矿区开展重金属和多环芳烃复合污染调查，探明砷和多环芳烃复合污染特征，筛选与评估原生优势植物物种修复复合污染土壤的潜力;并开展植物-微生物联合修复砷-多环芳烃复合污染关键机理和过程研究，以期建立复合污染修复新方法，新模式。本研究主要成果如下:
(1)我国冶炼、焦电以及煤矿三类典型工业场地均存在不同程度的重金属-多环芳烃复合污染，其中As与PAHs复合污染最为普遍。三类工业场地污染特征各异，其中冶炼类工业场地主要存在Pb、Zn、Cu、As及PAHs污染，煤矿类场地主要污染物为As和PAHs，而焦电类场地土壤以PAHs污染最为严重。工业场地原生优势植物体内重金属含量与土壤中含量显著相关，且其PAHs组成与土壤中PAHs一致，表明植物可以很好的反映土壤中重金属和PAHs污染特征。凤尾蕨科植物如蜈蚣草、大叶井口边草，苎麻科植物苎麻以及禾本科植物芒草、五节芒等对多种重金属有较好的富集能力，并且对PAHs具有较强的耐受性，可作为重金属-PAHs复合污染场地高效修复材料。
(2)蜈蚣草对砷-菲复合污染表现出了较强的耐受性，表现为高效吸收砷，并促进了培养介质中菲的去除，具有优越的修复砷-多环芳烃复合污染潜力。菲共存显著影响的蜈蚣草体内砷的赋存形态，表现为较单一砷处理，地上部三价砷显著降低，地上部五价砷和地下部三价砷显著升高（当砷含量≥10mg/L时）。此外，介质中添加砷会显著提高蜈蚣草地下部菲含量。
(3)不同生态型蜈蚣草-菲降解菌体系下，植物吸收砷以及菲降解效果差异显著，表明蜈蚣草生态型选择是植物-微生物联合修复PAHs-As污染土壤的关键因素。添加菲降解菌，显著促进了广西生态型蜈蚣草根际土壤中五价砷的还原以及金属结合态砷的解析，并且提高了其生物量及抗氧化活性，表现为富集砷能力增强;而显著降低湖南生态型蜈蚣草对砷的吸收累积能力，菲降解菌可能通过降低蜈蚣草砷暴露毒性表现出对植物的保护机制。添加菲降解菌显著提高两种生态型蜈蚣草根际土壤菲去除效率，其中广西生态型蜈蚣草较湖南生态型蜈蚣草表现为优越的去除土壤菲能力。
(4)种植蜈蚣草以及添加菲降解菌对根际环境中砷和菲赋存形态交互作用显著，表现为显著提高了土壤溶液中砷含量，显著降低了土壤溶液中菲含量。不同生态型蜈蚣草-菲降解菌组合影响根际砷和菲的赋存形态的过程及机制差异显著。添加菲降解菌，显著促进广西生态型蜈蚣草根际土壤硫和砷的还原以及铁结合态砷的溶解释放。对于湖南生态型蜈蚣草，添加菲降解菌通过降低pH值以及解析钙结合态砷，同时对铁结合态砷有明显还原作用。
本研究成果丰富了我国典型场地土壤复合污染基础信息，初步探明了植物-微生物联合修复的关键过程及机制，为砷-多环芳烃复合污染及其修复方法建立提供重要的数据以及理论基础。