蔡三山 李晶 王義勛 陳京元

摘要：多氯聯(lián)苯（Polychlorinated biphenyls，PCBs）是一類持久性有機(jī)污染物（POPs）。描述了利用植物刺槐（Robinia pseudoacacia）和西葫蘆（Cucurbita pepo ssp. pepo）修復(fù)受多氯聯(lián)苯Aroclor 1248污染的土壤，并用GC/MS測定修復(fù)效果。結(jié)果表明，植物種植18 d后，刺槐根際對多氯聯(lián)苯的總降解率為39.7%，西葫蘆根際對多氯聯(lián)苯的總吸收率為33.6%；植物種植35 d后刺槐根際對多氯聯(lián)苯的總降解率為58.1%，西葫蘆根際對多氯聯(lián)苯的總吸收率為40.9%。在利用植物修復(fù)土壤污染方面，刺槐的效果更好。

關(guān)鍵詞：多氯聯(lián)苯；土壤；植物修復(fù)；GC/MS

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）08-1783-03

多氯聯(lián)苯（Polychlorinated biphenyls，PCBs）是一類典型的持久性有機(jī)致癌物，能長期地存留于土壤環(huán)境中[1]。目前，主要的多氯聯(lián)苯污染土壤修復(fù)技術(shù)包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)和物理化學(xué)修復(fù)等，其中，植物修復(fù)是一個比較活躍的研究領(lǐng)域。植物修復(fù)PCBs污染土壤主要有3種機(jī)制，一是植物直接吸收并在植物組織中積累、轉(zhuǎn)化和降解；二是植物根系釋放酶到土壤中，促進(jìn)土壤中生物化學(xué)反應(yīng)以催化加速其降解；三是植物和根際微生物的聯(lián)合作用，即植物根際效應(yīng)[2]。這里對前人已經(jīng)報道的修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤的兩種植物（刺槐和西葫蘆）修復(fù)效果進(jìn)行同樣條件下的比較研究[3，4]，以期對應(yīng)用這兩種植物修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試土壤：清潔土壤采自湖北省九峰國家森林公園內(nèi)有濃密植物生長的土壤次表層（5～10 cm），自然晾干，研成粉末狀，0.25 mm篩子過篩，混勻，待用[1]。供試植物：刺槐（Robinia pseudoacacia）種子購自湖北省林木種苗管理站；西葫蘆（Cucurbita pepo ssp. pepo）種子為山西太谷縣藝農(nóng)種子有限公司生產(chǎn)。試劑：Aroclor 1248為美國AccuStandard公司產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1 土壤的人工污染 將50 mg Aroclor 1248溶于300 mL丙酮中，用噴壺均勻噴霧于5 kg供試土壤中，混勻，放置1 h，即為人工污染土壤，以上操作均在通風(fēng)櫥中完成[5]。

1.2.2 植物種植 取6個直徑15 cm的花缽，每個花缽中裝入0.625 kg人工污染的土壤，2盆用作對照，2盆種植已發(fā)芽的刺槐種子（每盆10粒種子），2盆種植已發(fā)芽的西葫蘆種子（每盆5粒種子）。

1.2.3 樣品的采集與處理 采集供試植物的根際土，自然晾干，用研缽研成粉末狀，0.25 mm篩子過篩，混勻，待測。準(zhǔn)確稱取2.00 g樣品于50 mL離心管中，加入40 mL提取液（正己烷∶丙酮=1∶1），振蕩30 min，用布氏漏斗抽濾，以正己烷洗滌殘渣兩次（每次20 mL），濾液合并于分液漏斗中，以50 mL 20 g/L硫酸鈉水溶液洗滌，上層正己烷層經(jīng)無水硫酸鈉收集至雞心瓶，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至1 mL，加入0.5 mL 濃硫酸凈化，取上清液進(jìn)氣相色譜質(zhì)譜儀分析。

1.2.4 樣品的測定 Agilent公司5975氣相色譜質(zhì)譜儀，配7683自動進(jìn)樣器，色譜柱為DB-5 MS，30 m×0.25 mm×0.25 μm。①氣相色譜條件。載氣：氦氣；柱流速：1 mL/min；進(jìn)樣口溫度：250 ℃，脈沖無分流進(jìn)樣1 μL；柱溫程序：初始溫度120 ℃保持1 min，以3 ℃/min的速率升溫至220 ℃，再以6 ℃/min的速率升溫至280 ℃，保持5 min。②質(zhì)譜條件。色譜-質(zhì)譜接口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；四極桿溫度150 ℃；離子化方式：EI；電子能量：70 eV；質(zhì)譜檢測方式：選擇離子監(jiān)測（三氯聯(lián)苯：離子256；四氯聯(lián)苯：離子292；五氯聯(lián)苯：離子326；六氯聯(lián)苯：離子360）。

1.3 圖譜與數(shù)據(jù)處理

采用Agilent公司5975氣相色譜質(zhì)譜儀自帶軟件GC MSD Data Analysis進(jìn)行GC/MS圖譜處理，采用外標(biāo)法進(jìn)行定量，并利用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

對土壤進(jìn)行GC/MS測定的結(jié)果（表1）表明，種植18 d后刺槐根際對多氯聯(lián)苯的降解率為36.5%～40.3%，平均降解率為39.7%；西葫蘆根際對多氯聯(lián)苯的吸收率為32.1%～36.4%，平均吸收率為33.6%。種植35d后刺槐根際對多氯聯(lián)苯的降解率為53.3%～59.3%，平均降解率為58.1%；西葫蘆根際對多氯聯(lián)苯的吸收率為38.2%～45.5%，平均吸收率為40.9%。說明在同等種植條件下，刺槐對土壤中多氯聯(lián)苯的降解率比西葫蘆的吸收率要高。圖1顯示了種植植物35 d后土壤中四氯聯(lián)苯的含量。從圖1可以看出，在同樣條件下，種植不同植物土壤的四氯聯(lián)苯響應(yīng)值大小為對照>西葫蘆>刺槐，表明土壤中四氯聯(lián)苯的降解或吸收率大小是刺槐>西葫蘆>對照，這與表1中所顯示的結(jié)果是一致的。

3 結(jié)論與討論

按Aroclor 1248的添加量計算，所得人工污染土壤的Aroclor 1248的含量應(yīng)該是10 μg/g，但利用GC/MS測得的值為3～4 μg/g，出現(xiàn)差距的原因有：用的溶劑是丙酮，可能部分Aroclor 1248在噴霧過程中隨丙酮揮發(fā)了；從土壤中提取Aroclor 1248后，土壤仍然存在部分Aroclor 1248未提取出來。

Demnerova等[3]發(fā)現(xiàn)刺槐能夠刺激其根際的PCBs降解菌大幅度增加，這也是目前普遍認(rèn)為的刺槐促進(jìn)根際降解PCBs的機(jī)制。Berger等[6]首次證明西葫蘆是通過根部的水通道蛋白來吸收土壤中的多氯聯(lián)苯；Greenwood等[4]證明多氯聯(lián)苯在西葫蘆植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)是通過維管束液。從前人的研究可以看出，刺槐對多氯聯(lián)苯污染土壤的修復(fù)是根際修復(fù)（Rhizoremdiation），而西葫蘆對多氯聯(lián)苯污染土壤的修復(fù)則是植物抽提（Phytoextraction）。

試驗(yàn)再次證明了刺槐和西葫蘆具有修復(fù)多氯聯(lián)苯污染土壤的功能，而且通過對這兩種植物修復(fù)Arolor 1248污染土壤的時間動態(tài)研究，表明刺槐的修復(fù)效果比西葫蘆要好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉有勢，馬滿英，施 周.生物表面活性劑鼠李糖脂對PCBs污染土壤的修復(fù)作用研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2012，21（3）：559-563.

[2] 梁 芳.多氯聯(lián)苯污染土壤生物修復(fù)研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2011.

[3] DEMNEROVA K， STIBOROVA H， LEIGH M B， et al. Bacteria degrading PCBs and CBs isolated from long-term PCB contaminated soil[J]. Water， Air， and Soil Pollution： Focus， 2003，3：47-55.

[4] GREENWOOD S J， RUTTER A， ZEEB B A. The absorption and translocation of polychlorinated biphenyl congeners by Cucurbita pepo ssp. pepo[J]. Environ Sci Technol，2011，45：6511-6516.

[5] FAVA F， DI GIOIA D. Soya lecithin effects on the aerobic biodegradation of polychlorinated biphenyls in an artificially contaminated soil[J]. Biotechnology and Bioengineering，2001，72（2）：177-184.

[6] BERGER W A，MATTINA M I，WHITE J C. Effect of hydrogen peroxide on the uptake of chlordane by Cucurbita pepo[J]. Plant and Soil，2012，360（1-2）：135-144.