土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

鼠李糖脂强化多环芳烃微生物修复的研究进展

多环芳烃(PAHs)是普遍存在于环境中具有强烈毒性、致突变性和致癌性的难降解有机物,可造成严重的环境污染.由于低水溶性而导致的低生物可利用率是限制PAHs微生物降解的主要因素.生物表面活性剂鼠李糖脂由于在形成胶束后能够大幅提高PAHs的表观溶解度,且毒性低、无二次污染,因而在PAHs微生物降解的研究中得到广泛关注.目前...     

土壤和地下水中多环芳烃生物降解研究进展

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的难降解的危险性"三致"有机污染物。受污染的土壤和地下水中的多环芳烃,生物降解是其归宿的主要途径。研究表明,对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物,微生物一般以唯一碳源方式代谢;而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。文章重点论述了多环芳烃的来源、降解多环芳烃的微生物、生物降解机理、影响生物降解的因素以及生物修复方法。认为今后的研究方向是高分子量多环芳烃的降解机理与降解途径,基因工程技术在多环芳烃生物降解方面的应用,以及生物表面活性剂产生的机理及其在实际处理中的应用等。     

强化生物堆法修复多环芳烃污染土壤的初步研究

以多环芳烃(PAHs)污染场地土壤为研究对象,研究了不同工艺条件的生物堆反应器中PAHs降解效果,并通过对PAHs高效降解混菌的筛选富集,探讨菌液投加对生物堆技术处理PAHs污染土壤的强化修复作用效能。结果表明,生物堆运行过程中土壤pH和含水率基本保持稳定,总PAHs在9 d内快速降解,降解率达到80%以上,之后基本不变;生物堆在短期内(9 d)对低分子质量(2～3环)PAHs具有较高降解效率,达到91%;但中、高分子质量(4～6环)PAHs的降解效率只有60%,降解中、高分子质量PAHs可能需要更长时间。在试验期内添加表面活性剂、通风和投加PAHs降解菌液对总PAHs降解率均没有显著提升,但添加菌液后土壤脱氢酶活性大幅升高,投加菌液的3#和4#处理在80 d时脱氢酶活性较41 d时分别增加约7倍和9倍。PAHs降解菌液可能对PAHs降解中间产物的进一步矿化起到显著促进作用。添加表面活性剂并通风处理的脱氢酶活性更高,达到10 740μg·g~(-1)·h~(-1),说明其对中间产物降解的促进作用更大。该研究验证了生物堆技术在PAHs污染土壤修复中的有效性,并对比了不同强化措施对修复效果的影响,为该技术在PAHs污染场地修复中的应用提供了重要数据支撑。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

广州白云山风景区阔叶植物叶片中的多环芳烃

多环芳烃(PAHs)在环境中分布极广,作为持久性亲脂有机污染物,具有很强的生物累积性。植物对周围环境有着高度的依赖性,阔叶植物由于叶面巨大的表面积,容易吸收富集环境中的多环芳烃。采集了白云山9种阔叶植物叶片样品,利用GC-MS对样品中的多环芳烃进行了定量分析。结果表明,白云山阔叶植物叶片样品中的PAHs以芘所占比例最高,总PAHs为460.2～1303.5ng·g-1(干质量)。从组成上看,白云山阔叶植物叶片中多环芳烃以3环、4环为主,比较发现这种组成特征与大气中PAHs相似。运用分子标志物比值法分析PAHs的来源,发现阔叶植物样品中PAHs主要是热成因来源。广州市工业发达,环境中含有较高PAHs在白云山阔叶植物叶片中已有明显的反映,应加强对环境中PAHs监控和治理。     

多环芳烃对海洋贝类多生物水平毒性效应的研究进展

多环芳烃类化合物(PAHs)是海洋中常见的一类持久性有机污染物,对海洋生态安全及海洋生物健康造成严重威胁。海洋贝类作为海洋生态毒理学研究的模式生物,其滤食性、固着性等生理特点使其对PAHs具有较高的生物蓄积能力,可以在不同生物水平产生一系列的毒性效应。本文综述目前PAHs在海洋贝类多种生物水平所造成的生物毒性效应及其检测方法的研究进展,重点从个体生理特征、组织结构、细胞毒性和基因毒性4个层次展开讨论,为更有效地利用海洋贝类这一模型生物,深入开展PAHs对海洋生物的致毒效应与机制研究提供思路与检测方法参考。     

表面活性剂对土壤中多环芳烃(PAHs)纵向迁移的影响

选取山东省分布较广的3种类型土壤(潮土、褐土和棕壤)为研究对象,采用室内土柱淋滤实验,模拟多环芳烃(PAHs)在土壤中纵向迁移的过程.选用生物表面活性剂鼠李糖脂和非离子表面活性剂TX-100分别对3种土壤进行淋滤实验,分析淋滤后较清洁土层PAHs的含量和组成.结果表明,3种类型土壤中,潮土最有利于土壤中PAHs的纵向迁移,褐土和棕壤无显著差异(P0.05);不同淋滤处理下,PAHs均主要富集在土柱表层,占39.00%—60.00%;有无表面活性剂的添加,低环PAHs均较易向下迁移,在污染土壤中的残留率为14.33%—38.52%;不添加表面活性剂条件下高环PAHs在污染土中残留率较高,为79.67%—92.47%,在鼠李糖脂3倍(3 CMC)和TX-100 2倍(2 CMC)临界胶束浓度条件下淋滤效果有明显提高,污染土中高环PAHs残留率与去离子水淋滤时相比降低28.95%—35.31%;相同临界胶束浓度下,TX-100处理后PAHs淋滤率高于鼠李糖脂,淋滤效果更好.     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

污染土壤中菲的修复技术研究进展

菲是多环芳烃中的代表性物质,具有"三致"效应,而且菲的蒸汽压小,辛醇-水分配系数高,生物可利用性低,是一种持久性有机污染物。随着化石燃料的大量使用,受菲污染的土壤越来越多,研究菲的修复技术对污染土壤的再利用具有重要意义。结合目前国内外研究进展,综述了污染土壤中菲的修复方法,包括物理修复、化学修复和生物修复。针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、实例应用和优缺点,重点论述了植物修复和微生物修复方法的降解机理和应用,分析了微生物性质,包括氧、营养物、温度、土壤理化性质、共存污染物等环境因素对生物降解的影响。由于溶解性的菲有较好的迁移转化能力,因此表面活性剂的助溶作用适用于各种修复方法,选择合适的表面活性剂可以提高修复效果。在各种修复技术中,物理修复是通过物理技术实现菲的解吸与富集,无污染,但是去除率低;化学修复是使用氧化剂将菲氧化分解成无毒易降解的小分子物质或通过添加化学淋洗剂增加菲的溶解性,提高迁移转化能力,用时短,但是引入其他试剂,容易造成二次污染;植物修复是通过植物的提取、降解和固定等过程实现菲的修复,尤其是植物的根际环境为微生物的生长提供有利的条件;微生物修复以菲可作为微生物生长的碳源为基础,在分解酶的作用下实现菲的降解,但是生物修复周期长,可利用的生物少,而且可能生成毒性更高的中间代谢产物。因此,寻找合适的修复物种,采用基因技术提高生物的修复能力或多法联用、取长补短可提高修复效率。最后,在共降解理论的基础上,结合重金属和有机污染物共存时,一种物质的存在对另一种物质的降解有促进作用,提出了协同降解的概念,寻求对多种污染物有协同降解或共降解作用的修复方法是今后发展的主要方向。     

利用三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜评价土壤中多环芳烃的生物可利用性

将一种新型被动式采样器——三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAMs)暴露于10种人工老化土壤中富集萘、菲、芘和苯并[a]芘4种多环芳烃(PAHs),并与土壤模型动物——赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)进行比较以研究该采样器用于评价土壤中多环芳烃生物可利用性的可能性.研究结果表明,TECAMs能有效富集土壤中萘、菲、芘和苯并[a]芘,并在48h内基本达到平衡,远快于赤子爱胜蚓的21d平衡时间.TECAMs内PAHs含量与土壤溶解有机碳(DOC)含量呈正相关(p<0.05),而与土壤中总有机质(TOM)含量呈负相关(p<0.05),土壤pH对TECAMs富集PAHs的影响不显著(p<0.05).TECAMs内PAHs含量与土壤中PAHs含量、赤子爱胜蚓体内PAHs含量均呈显著线性正相关(p<0.05,p<0.01).研究结果表明TECAMs有可能应用于评价土壤中PAHs的生物可利用性.     

表面活性剂对采油区土壤装填土柱中PAHs迁移渗透的影响

以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)对采油区土壤(MGP)中PAHs的淋洗效果进行研究．结果表明，5CMC(临界胶束浓度)LAS促进了土柱中PAHs的迁移渗透，土柱中PAHs的淋溶率较低，而且仅土柱上层5cm的土样中PAHs发生了较为明显的淋溶．与Br^-离子穿透曲线相比，土柱中PAHs的淋溶均有滞后现象，而且随着环数的增加，PAHs的淋溶滞后现象愈加明显．PAHs的迁移渗滤性与其辛醇／水分配系数之间具有显著负相关性，说明随着辛醇／水分配系数的增加，PAHs的淋溶率逐渐降低．     

模拟酸雨对工业污染场地表层土壤中多环芳烃释放的影响

通过工业污染场地表层土壤的模拟酸雨浸泡试验,分析了不同酸度的模拟酸雨浸泡前后土壤中有机质、EPA优先控制的16种多环芳烃含量和矿物质组成的变化.研究结果表明,酸雨浸泡前后土壤矿物相组成相似,主要以石英为主,只是在矿物组成的量上存在差别,浸泡后土壤中赤铁矿和粘土矿物的含量较浸泡前有所减少.模拟酸雨浸泡后土壤中有机质和多环芳烃均有不同程度的释放,酸雨pH值越小,释放量越大,且多环芳烃可能是随着有机质一起释放的;酸雨对土壤中不同性质多环芳烃释放的影响不同,对低环多环芳烃（环数≤3）释放的影响较大,对高环多环芳烃（环数≥4）影响较小.研究结果为理解在酸雨作用下工业污染场地土壤中多环芳烃的释放规律及土壤中多环芳烃稳定性研究提供一些科学依据.     

污染场地土壤多环芳烃(PAHs)生物可利用浓度的健康风险评价方法

随土壤不慎经口摄入是PAHs对人体健康造成危害的重要途径之一,目前该暴露途径下PAHs的健康风险计算主要基于土壤中总PAHs浓度进行计算。但是,这种计算方法并未考虑PAHs在土壤中的赋存状态及经口摄入后在人体不同器官中的毒理动力学过程,导致计算结果过于保守,修复目标过于严格,修复成本过高。针对这一问题国外相关研究人员已开展基于土壤中PAHs生物可利用性的健康风险评价研究并取得较大进展,但在国内就如何在风险评价过程中引入PAHs生物可利用性及其面临的障碍缺乏系统性报道。在对土壤中PAHs赋存形态及其随土壤经口腔摄入后在人体消化及循环系统中的动态分配最新研究成果进行综述的基础上,通过对该暴露途径下现有风险计算模型存在问题及原因进行分析,提出基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算,并对相应计算模型进行推导以及模型参数的获取方法进行了简要概括,以解决目前模型计算结果过于保守的问题。同时,对于在现有分层次进行场地健康风险评价思路中如何科学地纳入基于土壤中PAHs可利用浓度进行风险计算的思路以及在实际风险评价中应用该思路还需进行的研究工作进行了简要讨论。     

Concentrations,input prediction and probabilistic biological risk assessment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) along Gujarat coastline

A comprehensive investigation was conducted in order to assess the levels of PAHs, their input prediction and potential risks to bacterial abundance and human health along Gujarat coastline. A total of 40 sediment samples were collected at quarterly intervals within a year from two contaminated sites—Alang-Sosiya Shipbreaking Yard (ASSBRY) and Navlakhi Port (NAV), situated at Gulf of Khambhat and Gulf of Kutch, respectively. The concentration of ΣPAHs ranged from 408.00 to 54240.45 ng g^?1 dw, indicating heavy pollution of PAHs at both the contaminated sites. Furthermore, isomeric ratios and principal component analysis have revealed that inputs of PAHs at both contaminated sites were mixed-pyrogenic and petrogenic. Pearson co-relation test and regression analysis have disclosed Nap, Acel and Phe as major predictors for bacterial abundance at both contaminated sites. Significantly, cancer risk assessment of the PAHs has been exercised based on incremental lifetime cancer risks. Overall, index of cancer risk of PAHs for ASSBRY and NAV ranged from 4.11 × 10^?6–2.11 × 10^?5 and 9.08 × 10^?6–4.50 × 10^?3 indicating higher cancer risk at NAV compared to ASSBRY. The present findings provide baseline information that may help in developing advanced bioremediation and bioleaching strategies to minimize biological risk.     

Enrichment and transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through dust aerosol generation from soil to the air

● Compositional patterns of PAHs in dust aerosol vary from soil during dust generation. ● The EF of PAH in dust aerosol is affected by soil texture and soil PAH concentration. ● The sizes of dust aerosol play an important role in the enrichment of HMW-PAHs. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are major organic pollutants in soil. It is known that they are released to the atmosphere by wind via dust aerosol generation. However, it remains unclear how these pollutants are transferred through the air/soil interface. In this study, dust aerosols were generated in the laboratory using soils (sandy loam and loam) with various physicochemical properties. The PAH concentrations of these soils and their generated dust aerosol were measured, showing that the enrichment factors (EFs) of PAHs were affected by soil texture, PAH contamination level, molecular weight of PAH species and aerosol sizes. The PAHs with higher EFs (6.24–123.35 in dust PM_2.5; 7.02–47.65 in dust PM₁₀) usually had high molecular weights with more than four aromatic rings. In addition, the positive correlation between EFs of PAHs and the total OC_aerosol content of dust aerosol in different particle sizes was also statistically significant (r = 0.440, P < 0.05). This work provides insights into the relationship between atmospheric PAHs and the contaminated soils and the transfer process of PAHs through the soil-air interface.     

土壤和沉积物中的聚合有机质对多环芳烃分布和提取的影响

为了研究土壤和沉积物中凝聚型有机碳(碳黑、干酪根)的含量及其对多环芳烃(PAHs)分布和提取的影响,分别用三氟醋酸(TFA)和在375℃下通氧燃烧的方法从珠江三角洲2个污染土壤和5个河口沉积物样品中提取酸非水解有机碳(NHC)和碳黑(BC);用索氏抽提法和不同溶剂的加速溶剂萃取法(包括连续加速萃取法ASESum和标准溶剂萃取法ASESTD)抽提土壤和沉积物中的多环芳烃,并在不同温度梯度(25℃到150℃)下用水为溶剂加速溶剂萃取其水溶态.结果表明,1)NHC是珠江三角洲土壤和沉积物中总有机碳的重要组成部分,NHC碳明显高于BC碳,NHC和BC分别占土壤和沉积物中有机碳的25.6%￣73.8%和4.64%￣17.3%.2)3种有机溶剂(丙酮、甲苯1、甲苯2)连续抽提的PAHs含量是索氏抽提的2.11倍;5种ASE方法(丙酮、甲苯1、甲苯2、ASESum、ASESTD)提取的PAHs含量与NHC含量存在明显的相关性,而且比PAHs含量与BC或无定型有机碳(AOC)含量的相关性更明显.3)在不同温度梯度下水溶态PAHs浓度符合Van’tHoff方程.研究说明除了BC外,非水解有机碳对土壤和沉积物中PAHs的分布和提取具有重要影响.     

Bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to short-neck clam (<Emphasis Type="Italic">Paphia undulata</Emphasis>) from sediment matrices in mudflat ecosystem of the west coast of Peninsular Malaysia

The bioaccumulation and bioavailability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were characterized in sediment and Paphia undulata (short-neck clam) from six mudflat areas in the west coasts of Peninsular Malaysia. The concentrations of total PAHs varied from 357.1 to 6257.1 and 179.9 ± 7.6 to 1657.5 ± 53.9 ng g ^?1 dry weight in sediment and short-neck clam samples, respectively. PAHs can be classified as moderate to very high level of pollution in sediments and moderate to high level of pollution in short-neck clams. The diagnostic ratios of individual PAHs and principal component analysis indicate both petrogenic and pyrogenic sources with significant dominance of pyrogenic source. The first PAHs biota-sediment accumulation factors and relative biota-sediment accumulation factors data for short-neck clam were obtained in this study, indicating a preferential accumulation of lower molecular weight PAHs. Evaluation of PAH levels in sediments and short-neck clams indicates that short-neck clam could be introduced as a good biomonitor in mudflats. The results also demonstrated that under environmental conditions, the sedimentary load of hydrocarbons appears to be one of the factors controlling their bioavailability to biota.