模拟根系分泌物及其有机酸对污染场地土壤中结合态PAHs残留释放的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

土壤是环境的核心、农业生产的基础、人类的生存之本。但随着工农业的快速发展，土壤的有机污染越来越普遍，持久性有机污染物（pops）已成为土壤环境中的重要污染物^[1-4]。多环芳烃（pahs）作为一类广泛存在于土壤中的具有致癌、致畸、致突变性的持久性有机污染物（pops），残留在土壤中的有机污染物由于性质稳定，不易分解，在土壤中不断积累，严重危害着土壤的生产、生态功能和农产品质量，甚至通过生物富集作用进入食物链，危及人类健康。

土壤中有机污染物按其残留形态可以分为可萃取态残留和结合态残留，其中可萃取态残留指不改变化学结构，可以通过溶剂提取并用常规分析方法所鉴定的残留，而结合态残留则难以直接萃取^[5]。一般认为，污染物结合态残留的形成能够大大降低土壤有机污染的风险，而可萃取态残留容易对生物产生影响，但在土壤中更易于降解。虽然结合态残留的生物有效性较低，但在一定条件下仍可被植物富集利用，对生物体造成危害^[6-8]。例如，agnihotri认为有机污染物中结合态残留有1%~10%是生物可利用的^[9]。研究大豆受土壤中农药结合态残留的影响时发现，大豆植株对土壤中农药结合态残留的吸收率可达0.46%～0.70%^[10]；burauel和fuhr发现，玉米，冬小麦和冬大麦对田间结合态特丁净残留的吸收率为2%，1.2%和0.1%^[11]；水稻在含6μg/g的结合态绿黄隆的土样中生长收到抑制，并在秧苗中检出可利用态和结合态的¹⁴c-绿黄隆^[12]。khan和ivarson认为，是根际微生物分解了结合态扑草净残留和土壤之间连接，并将释放出来的活性扑草净矿化降解^[13]。但是，调节根际环境的根系分泌物^[14]在这个过程中所起到的作用却并不明确。

根系分泌物是植物根系在生命活动过程中向土壤分泌的各种有机化合物的总称，包括糖类、有机酸、氨基酸等，它调控根际微生物种群数量和结构，并与根际微生物相互作用，形成良好的根际环境^[15-17]。同时，根系分泌物可通过影响土壤有机污染物的生物可利用性来实现污染物的降解^[18-21]。根系分泌物和有机酸通过降低土壤对pops的吸附，促进其解吸，从而提高其在土壤中的生物可利用性^[22-23]；草酸、酒石酸和柠檬酸三种低分子量有机酸可显著提高红壤中六氯环己烷（hchs）和滴滴涕（ddts）的释放百分率^[24-25]。而根系分泌物和有机酸是否影响土壤中有机污染物结合态残留的形态转化，国内外鲜有报道。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

采用实验室批量实验法，探讨模拟根系分泌物及其典型组分对污染场地土壤中结合态pahs的生物可利用性的影响，明确根系分泌物影响pahs结合态残留转化的可能性及其机理。

通过开展本项目研究，在国际上率先揭示根系分泌物及其组分在根际pahs结合态残留转化中的作用、功能和机理，试图为针对性地防治土壤pops污染、减低作物污染风险、指导污染区农业生产、保障农产品安全等提出建议。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

采集污染场地黄棕壤，通过磨碎、风干、过筛、萃取、离心等步骤制得仅含结合态pahs残留的土壤。分别配制0、0.3、1.5、3.0、6.0、15.0、30.0mmol/l的柠檬酸、苹果酸、草酸、are的系列溶液。取定量结合态残留土壤样品置于小棕瓶中，加入根系分泌物系列溶液分别培养40、80天后，测定被正丁醇萃取的pahs含量。

同时，培养污染老化土壤0、10、20、30、40、50、60、70、80天，分别取样测定pahs生物可利用态含量，绘制pahs生物可利用态含量随时间变化曲线。分析根系分泌物对土壤中pahs的结合态残留的影响程度及机理。

4. 研究创新点

在国际上尝试探索根际土壤中PAHs结合态残留的转化，有望率先明确根际土壤中PAHs结合态残留的有效性、归趋及风险；弥补国际上以往有关土壤中有机污染物形态的研究多集中于农药的不足，为下一步研究其它POPs类污染物提供思路和依据。

尝试探索根系分泌物及其低分子量有机酸、氨基酸等主要组分对根际土壤中PAHs结合态残留转化的影响及机理，有望在国际上率先揭示根际土壤中PAHs结合态残留转化的内在机制，丰富POPs根际污染化学的相关理论体系；研究成果可为防治土壤POPs污染、减低作物污染风险、指导污染区农业生产等提供重要依据。

5. 研究计划与进展

（1）实验前期准备工作

2014年3月10日-2014年3月20日

（2）按照实验方案开展实验