【摘 要】
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电子废弃物的不规范拆解引发了包括土壤多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)污染在内的严重环境问题。对PCBs具有良好脱氯作用的纳米零价铁(nanoscale zerovalent iron,nZVI)会给植物造成胁迫,在与植物修复联合应用时存在技术难题,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可以降低nZVI的植物毒性效应,三者具有联合
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电子废弃物的不规范拆解引发了包括土壤多氯联苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)污染在内的严重环境问题。对PCBs具有良好脱氯作用的纳米零价铁(nanoscale zerovalent iron,nZVI)会给植物造成胁迫,在与植物修复联合应用时存在技术难题,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌可以降低nZVI的植物毒性效应,三者具有联合应用潜力。本文以浙江台州农田土壤为研究对象,首先通过培养试验,比较添加不同浓度nZVI对土壤中AM真菌群落结构与多样性以及PCBs降解的影响;然后布置盆栽试验,研究添加适宜浓度nZVI和接种苏格兰管柄囊霉(Funneliformis caledonium)对PCBs降解及黑麦草(Lolium perenne)生长的影响;最后在间作黑麦草条件下,探究添加nZVI和接种F.caledonium对PCBs降解和绿豆(Vigna radiata)生产的影响。主要结果如下:(1)在对照和模拟PCBs污染(按10 mg/kg浓度添加)情形下,分别按如下浓度(100、1000和10000 mg/kg)向土壤中投加nZVI,暗室培养8周后利用高通量测序技术来解析土壤AM真菌的群落结构与多样性。结果发现,PCBs和nZVI均改变了AM真菌的群落结构并降低其多样性指数,nZVI在10000 mg/kg时对AM真菌多样性的不利影响最大;与100 mg/kg相比,添加1000、10000 mg/kg nZVI显著促进了PCBs降解,但两者间无显著差异。因此,修复PCBs污染土壤时合适的nZVI添加浓度是1000 mg/kg。(2)针对PCBs污染(10 mg/kg)土壤,布置盆栽试验(8周),探究添加nZVI(1000mg/kg)和接种F.caledonium对PCBs降解和黑麦草生长的影响。结果发现,添加nZVI显著促进了土壤中PCBs的降解,但却降低了土壤中P的有效性以及黑麦草的P吸收量和生物量,并给植株造成了强烈的氧化胁迫。在添加nZVI基础上,接种F.caledonium可提高土壤碱性磷酸活性,虽因nZVI的强固着作用而对土壤速效P和黑麦草生物量、P吸收量没有显著影响,但缓解nZVI诱导的氧化胁迫,并促进PCBs的降解。因此,AM真菌F.caledonium在nZVI-黑麦草联合修复PCBs污染土壤过程中具有双重作用。(3)针对PCBs污染(10 mg/kg)土壤,布置盆栽试验(9周),探究间作黑麦草、添加nZVI(1000 mg/kg)和接种F.caledonium对PCBs降解和绿豆产量的影响。结果发现,间作黑麦草有利于加速土壤中PCBs的降解,但会因为养分与空间竞争而降低绿豆的产量。在间作条件下,添加nZVI在促进PCBs降解的同时也会对黑麦草生长和绿豆产量造成不利影响,额外接种F.caledonium增强了土壤中PCBs的降解,绿豆产量也恢复到与不添加nZVI相当的水平。因此,AM真菌可与nZVI一起用于PCBs污染土壤的“边生产边修复”。综上,nZVI可以促进PCBs降解,但会对土著AM真菌和黑麦草生长造成胁迫,接种F.caledonium可缓解nZVI的植物毒性且有利于加速PCBs降解,在黑麦草-绿豆间作体系中AM真菌可以提高产量并与nZVI协同促进PCBs降解,具有边生产边修复潜力。
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