郭 平，陳 濤，陳薇薇，楊 平，張文卿

(1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林大學(xué)地下水資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 水資源與水環(huán)境吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130021； 2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液 強(qiáng)化植物吸收土壤中的DDT

郭 平1，陳 濤2，陳薇薇1，楊 平1，張文卿1

(1.吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，吉林大學(xué)地下水資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 水資源與水環(huán)境吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130021； 2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

采用盆栽實(shí)驗(yàn)方法，研究了Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)黑麥草(LoliumperenneL.)吸收、轉(zhuǎn)化污染土壤中DDT的作用，同時(shí)考察了黑麥草生物量、葉綠素含量和根系活力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律.結(jié)果表明：Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液能夠通過(guò)提高DDT的溶解度有效促進(jìn)黑麥草對(duì)DDT的吸收、富集并促進(jìn)其轉(zhuǎn)化為DDE和DDD；黑麥草地下部分的富集能力顯著高于地上部分，Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液作用下黑麥草地上部分和地下部分中DDTs的含量占原施藥量的0.42%和1.2%，比植物單獨(dú)修復(fù)分別提高了21.7%和17.9%；三種植物抗性生理生化指標(biāo)在修復(fù)過(guò)程中呈現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，整體看來(lái)DDT脅迫是降低黑麥草生物量等指標(biāo)的主要因素，而Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)有機(jī)污染環(huán)境中的黑麥草生長(zhǎng)水平和抗逆性程度具有一定的調(diào)控作用.

DDT；植物修復(fù)；Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液；生物量；葉綠素含量；根系活力

DDT(雙對(duì)氯苯基三氯乙烷)作為有機(jī)氯農(nóng)藥的典型代表，曾被用于控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)和瘧疾疾病，在全世界范圍內(nèi)廣泛使用，盡管已經(jīng)禁用多年，但由于其化學(xué)穩(wěn)定性和疏水性極強(qiáng)，導(dǎo)致DDT及其降解產(chǎn)物持久存在于土壤環(huán)境中.[1]多年來(lái)，這些農(nóng)藥殘留物因具有高脂溶性和生物蓄積性、低生物可利用性和降解性以及“三致”效應(yīng)，對(duì)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品安全和人類(lèi)健康產(chǎn)生了嚴(yán)重危害.[2-3]因此，治理和修復(fù)DDT污染土壤一直是環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.

植物修復(fù)技術(shù)是DDT污染土壤修復(fù)的主要方式之一，它是利用植物降解、代謝、轉(zhuǎn)化及其根際微生態(tài)功能的修復(fù)技術(shù)，[4]具有無(wú)二次污染、安全、無(wú)毒、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)[5].植物根系的吸收、固定、代謝被認(rèn)為是植物修復(fù)土壤有機(jī)污染的途徑之一[6-7].然而，由于DDT能夠被土壤強(qiáng)烈吸附，從土壤固相向土壤溶液的緩慢釋放嚴(yán)重限制了其植物可利用程度和植物修復(fù)速度，因此采取強(qiáng)化措施提高植物修復(fù)效率就成了植物修復(fù)DDT污染土壤的關(guān)鍵.[8]化學(xué)與生物修復(fù)聯(lián)用技術(shù)是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)污染土壤修復(fù)方式之一，現(xiàn)在普遍采用表面活性劑等物質(zhì)將污染物洗脫至土壤溶液，并通過(guò)微生物降解或植物吸收達(dá)到去除目的.[9-10]高彥征等[9]以水培體系模擬研究了非離子表面活性劑Tween80對(duì)黑麥草吸收菲和芘的影響，結(jié)果表明低濃度Tween80可促進(jìn)黑麥草根和莖葉吸收菲和芘，而高濃度則產(chǎn)生抑制作用；謝文明等[11]采用盆栽方法研究了兩種化學(xué)表面活性劑對(duì)土壤中DDT植物修復(fù)作用的影響，結(jié)果表明表面活性劑可以促進(jìn)南瓜對(duì)DDT的富集，并可顯著加速土壤中DDT的消解；Wu等[8]通過(guò)盆栽的方法研究了叢枝菌根菌和非離子表面活性劑TX-100對(duì)紫花苜蓿吸收和降解DDT的影響，結(jié)果表明聯(lián)合使用叢枝菌根菌和TX-100能夠促進(jìn)紫花苜蓿地下部分和地上部分對(duì)DDT的吸收作用.由此可見(jiàn)，利用表面活性劑強(qiáng)化植物修復(fù)能力能夠有效提高有機(jī)污染土壤的植物修復(fù)效率，并具有較大的發(fā)展?jié)摿?然而，以往的研究主要集中在表面活性劑提高植物對(duì)土壤中有機(jī)污染物的降解作用，或僅利用單一的表面活性劑強(qiáng)化植物修復(fù)效率等方面，而利用易降解的化學(xué)表面活性劑與其他表面活性物質(zhì)復(fù)配強(qiáng)化植物修復(fù)能力的相關(guān)研究，以及通過(guò)植物生物量、葉綠素含量和根系活力等植物抗性指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)表面活性劑，植物修復(fù)過(guò)程中植物的生理變化等研究目前尚鮮見(jiàn)報(bào)道.

基于此，本研究以p，p′-DDT為有機(jī)氯農(nóng)藥DDT的代表物(文中無(wú)特殊說(shuō)明均使用DDT表示)，采用國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛、對(duì)有機(jī)污染物具有較好修復(fù)效果的黑麥草為修復(fù)材料，利用受環(huán)境因素影響小、易生物降解的非離子表面活性劑Tween80[12]與可生物降解的“綠色”有機(jī)溶劑乳酸乙酯[13-14]按一定比例復(fù)配的混合洗脫液(預(yù)實(shí)驗(yàn)表明二者以一定比例復(fù)配，不僅對(duì)DDT可以產(chǎn)生顯著的協(xié)同增溶、洗脫作用，而且能夠減少表面活性劑的使用量，具有安全、高效、低成本等優(yōu)點(diǎn))，采用盆栽實(shí)驗(yàn)的方法，進(jìn)行了Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液強(qiáng)化植物修復(fù)DDT污染土壤的研究.探討了復(fù)合增效溶液存在條件下黑麥草對(duì)DDT的吸收、轉(zhuǎn)化作用，黑麥草莖葉和根對(duì)DDT及其降解產(chǎn)物的動(dòng)態(tài)富集規(guī)律，同時(shí)觀察了黑麥草生物量、葉綠色含量和根系活力在修復(fù)過(guò)程中的變化情況，旨在揭示Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)黑麥草吸收、轉(zhuǎn)化土壤中DDT的作用與機(jī)理，并考查T(mén)ween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液存在條件下黑麥草在有機(jī)污染脅迫環(huán)境中的生長(zhǎng)水平和抗逆性程度.

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

1.1.1 試劑

3種DDT單體p，p′-DDT；p，p′-DDD和p，p′-DDE(文中無(wú)特殊說(shuō)明均使用DDE和DDD表示)標(biāo)準(zhǔn)品，純度≥98.0%，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司；Tween80(C64H124O62)，分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；乳酸乙酯(C5H10O3)，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；丙酮(C3H6O)，色譜純，美國(guó)Tedia公司；正己烷(C6H14)，色譜純，美國(guó)Tedia有限公司；乙酸乙酯(C4H8O2)，色譜純，德國(guó)Merck公司；尿素(CO(NH2)2)，分析純，沈陽(yáng)化學(xué)試劑廠；磷酸二氫鈣(Ca(H2PO4)2· H2O)，分析純，北京化工廠；硫酸鉀(K2SO4)，分析純，北京化工廠；實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水.

1.1.2 儀器

氣相色譜儀：GC-2010，配置電子捕獲檢測(cè)器(ECD)，日本島津制作所；總有機(jī)碳分析儀：TOC-VCPH，日本島津制作所；冷凍干燥機(jī)：FD5-3T，美國(guó)SIM公司；固相萃取儀：ASE-12，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；真空泵：AP-02B，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；氮吹濃縮裝置：MTN-2800D，天津奧特賽恩斯儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：52AA，上海亞榮生化儀器廠；C18小柱：封端，天津博納艾杰爾科技有限公司；SPE凈化柱：弗羅里硅土柱，天津博納艾杰爾科技有限公司；生化培養(yǎng)箱：SPX-250B-Z，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司.

1.2 供試土壤

供試土壤采自吉林省長(zhǎng)春市市郊農(nóng)田表層土壤(0～20 cm)，按照土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行土壤樣品采集、預(yù)處理和理化性質(zhì)分析[15].經(jīng)處理后的土壤樣品過(guò)0.25 mm細(xì)篩，混合均勻后儲(chǔ)存于玻璃廣口瓶中備用.

土壤的基本理化性質(zhì)：pH=6.81(m(土)/V(水)=1∶2.5)，氧化還原電位(Eh)為442 mV，陽(yáng)離子交換量(CEC)為28.67 cmol/kg，有機(jī)質(zhì)含量(OM)為35.08 g/kg；砂粒(粒徑0.02～2 mm)、粉粒(粒徑0.002～0.02 mm)、黏粒(粒徑小于0.002 mm)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為76.71%，14.18%和9.11%.

1.3 供試植物

采用國(guó)內(nèi)外有機(jī)污染環(huán)境修復(fù)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用較廣泛，而且適合在北方生長(zhǎng)的黑麥草(LoliumperenneL.)作為研究對(duì)象，品種為“曼哈頓4號(hào)”，由長(zhǎng)春市農(nóng)科院提供.

1.4 盆栽實(shí)驗(yàn)

先用丙酮將DDT標(biāo)準(zhǔn)樣品溶解，噴灑到少量土壤中并混合均勻；待丙酮揮發(fā)后，將添加DDT的土壤與盆栽土壤充分混合(質(zhì)量比為1∶9)，最終獲得DDT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.38 mg/kg的污染土壤用于盆栽實(shí)驗(yàn).稱(chēng)取800 g土壤裝入正方形的瓷花盆中(10 cm×10 cm×10 cm)，并將CO(NH2)2，Ca(H2PO4)2· H2O和K2SO4以溶液的形式作為肥料添加到土壤中，以補(bǔ)充N(xiāo)、P、K這3種植物生長(zhǎng)所必需的主要礦物質(zhì)元素，標(biāo)準(zhǔn)分別為35，25和30 mg/kg.每隔兩周補(bǔ)充一次營(yíng)養(yǎng)液.加去離子水調(diào)節(jié)土壤含水率達(dá)到田間最大持水量的60%，置于光照培養(yǎng)箱中，在與植物生長(zhǎng)環(huán)境一致的條件下平衡1周后待用.

黑麥草種子經(jīng)消毒、浸種后，于培養(yǎng)箱中進(jìn)行催芽、露白，選取顆粒飽滿、大小一致的草種均勻播撒在花盆內(nèi).盆栽實(shí)驗(yàn)期間，按照常規(guī)的栽培措施管理，播種2周后間苗至5株，自此每隔8 d用含有250 mg/L Tween80和100 mg/L乳酸乙酯復(fù)配而成的溶液定期澆灌.盆栽周期為90 d，實(shí)驗(yàn)期間向每盆土壤中澆9次復(fù)合增效溶液，體積總計(jì)1 440 mL，Tween80和乳酸乙酯在土壤中的累積濃度分別為450 mg/kg和180 mg/kg.保持黑麥草在(25±1)℃(白天，光照強(qiáng)度15 000 lx，相對(duì)濕度80%)/(18±1)℃(黑夜，無(wú)光照，相對(duì)濕度80%)和適合含水量的條件下生長(zhǎng).每隔2 d隨機(jī)輪換花盆的位置，以保證各處理生長(zhǎng)條件一致.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3種處理：只在DDT污染土壤中種植黑麥草的處理(T1)；種植黑麥草，定期添加一定量Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液的污染土壤處理(T2)；種植黑麥草，不添加Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液的干凈土壤樣品作為空白對(duì)照(CK).每個(gè)處理3次重復(fù).

分別于盆栽實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的30，60和90 d收獲植物樣品.將黑麥草地下部分(根系)和地上部分(莖和葉)反復(fù)沖洗干凈后迅速分開(kāi)，經(jīng)凍干后低溫保存待分析.測(cè)定指標(biāo)包括：黑麥草地上部分和地下部分中DDT及其代謝產(chǎn)物的含量、黑麥草生物量、葉綠素含量和根系活力.

1.5 樣品測(cè)定、分析

采用超聲波萃取-氣相色譜法測(cè)定土壤和植物樣品中DDT，DDD和DDE的含量[12].

氣相色譜操作條件：SHIMADZU (GC-2010)配ECD檢測(cè)器，DB-608毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；載氣為高純氮?dú)猓魉贋?.4 mL/min；進(jìn)樣口溫度250℃，檢測(cè)器溫度280℃，柱升溫程序?yàn)槠鹗紲囟?00℃，以20℃/min升溫至210℃，再以10℃/min升溫至250℃，保持10 min；不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量為1 μL，外標(biāo)法定量.

DDT，DDE和DDD在植物地上部分中的平均回收率為82.7%～108.2%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%～6.4%.DDT，DDE和DDD的檢出限分別為0.21，0.15 和0.23 μg/kg；植物地下部分的檢出限分別為0.25，0.19和0.30 μg/kg，平均回收率為91.2%～107.3%，標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.6%～7.3%之間，均符合殘留分析的要求.

黑麥草凍干后分別記錄地上部分和地下部分的干物質(zhì)量；黑麥草的葉綠素含量和根系活力分別采用分光光度法及TTC法進(jìn)行測(cè)定[16].

2 結(jié)果與討論

2.1 DDT及其降解產(chǎn)物在黑麥草中的積累規(guī)律

DDE和DDD都是DDT的主要代謝產(chǎn)物，DDT在好氧條件下可被土壤微生物脫氯轉(zhuǎn)化為DDE，在厭氧微生物的作用下則可以降解為DDD.[17]Reid等[18]的研究指出，DDT降解的厭氧過(guò)程比好氧過(guò)程更容易發(fā)生，由于DDE基本無(wú)活性，因此常被認(rèn)為是DDT的最終降解產(chǎn)物，DDD繼續(xù)降解為其他DDT衍生物的過(guò)程也非常困難.[19]

在DDT污染土壤的修復(fù)過(guò)程中，不僅在黑麥草體內(nèi)檢測(cè)到了DDT，而且還檢測(cè)到其主要降解產(chǎn)物DDE和DDD，說(shuō)明加入到土壤中的DDT發(fā)生了降解反應(yīng)，而且黑麥草對(duì)DDT及其降解產(chǎn)物均具有一定的吸收作用.黑麥草地上部分和地下部分中DDT及其降解產(chǎn)物以及DDTs(DDT及其代謝產(chǎn)物)含量的動(dòng)態(tài)變化情況見(jiàn)表1和表2.

由表1和表2可知，DDT在黑麥草地上部分和地下部分的含量均隨著時(shí)間的增加而逐漸增大，雖然在修復(fù)過(guò)程中黑麥草根不斷累積DDT的代謝產(chǎn)物，但DDT始終是主要的吸收對(duì)象.T2處理中黑麥

表1 DDT及其降解產(chǎn)物在黑麥草地上部分的含量

注：n=3，小寫(xiě)字母表示一列數(shù)據(jù)之間的差異顯著性，下同.

表2 DDT及其降解產(chǎn)物在黑麥草地下部分的含量

草地上部分和地下部分DDT的含量均高于T1，同一時(shí)間內(nèi)不同處理方式下植物地上部分污染物含量均存在顯著差異.30，60和90 d時(shí)，T2處理中黑麥草地上部分DDT含量分別比T1提高了16.0%，16.4%和20.4%；T2處理中黑麥草地下部分DDT的含量比T1分別提高了17.7%，19.6%和17.3%.由表1和表2還可以看出，黑麥草地上部分和地下部分對(duì)DDT的代謝產(chǎn)物DDE和DDD均有不同程度的吸收累積作用，隨著修復(fù)時(shí)間的增加其含量均呈上升趨勢(shì)，但DDE在黑麥草地上部分的含量始終高于DDD.T2處理中黑麥草地上部分和地下部分兩種代謝產(chǎn)物的含量均高于T1.黑麥草地上部分DDTs的變化規(guī)律與DDT及其降解產(chǎn)物的變化規(guī)律相一致.至盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，T1處理下黑麥草地上部分中DDTs的含量占原施藥量的0.33%，T2處理下黑麥草地上部分對(duì)DDTs的吸收量比T1提高了21.7%，占原施藥量的0.42%；T2處理下黑麥草地下部分中DDTs的含量?jī)H占原施藥量的1.2%，比T1提高了17.9%.

上述結(jié)果表明，黑麥草地上部分對(duì)DDT及其代謝產(chǎn)物的吸收作用很小，地下部分對(duì)DDT及其降解產(chǎn)物的直接吸收作用也十分有限，但明顯高于黑麥草地上部分的吸收能力.Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液的加入能夠提高黑麥草地上部分和地下部分對(duì)土壤中有機(jī)物的吸收能力，主要原因在于Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液能夠有效增加污染物的溶解度，提高其植物可利用性，從而增加了污染物在黑麥草體內(nèi)的含量.

2.2 黑麥草對(duì)DDTs的富集作用

莖富集系數(shù)和葉富集系數(shù)是植物莖和葉中污染物濃度與土壤中污染物濃度的比值，可以在某種程度上分別反映植物莖和葉對(duì)污染物的吸收和富集能力，其比值越大，表示吸收與富集能力越強(qiáng).[20]植物根中污染物濃度與土壤中污染物濃度的比值，即根富集系數(shù)，可用來(lái)反映植物地下部分對(duì)污染物的富集能力，其比值越大，表示根對(duì)污染物的富集作用越強(qiáng).因此，利用黑麥草莖、葉、根中污染物的濃度與土壤中污染物濃度的比值來(lái)評(píng)價(jià)黑麥草地上部分和地下部分對(duì)DDTs的吸收和富集能力，結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 黑麥草地上部分和地下部分對(duì)DDTs的富集系數(shù)

由表3可知，在整個(gè)修復(fù)過(guò)程中T2處理的黑麥草地上部分富集系數(shù)均高于T1，說(shuō)明復(fù)合增效溶液促進(jìn)了植物莖和葉對(duì)DDTs的富集作用.除30 d時(shí)T1的富集系數(shù)小于1以外，其他的富集系數(shù)均大于1，說(shuō)明植物地上部分對(duì)土壤中的DDTs產(chǎn)生了明顯的富集作用.此外，地上部分的富集系數(shù)隨著修復(fù)時(shí)間的增加而增大，說(shuō)明修復(fù)過(guò)程中土壤中DDTs的殘留量逐漸減少，而DDTs在植物莖和葉中的積累量逐漸增加.由表3還可以看出，黑麥草根對(duì)DDTs有強(qiáng)烈的富集作用，而且根對(duì)DDTs的富集能力顯著高于地上部分.植物對(duì)土壤中有機(jī)污染物的吸收主要包括有機(jī)污染物在水—植物根、植物根—蒸騰流、蒸騰流—莖葉間的一系列連續(xù)分配過(guò)程，土壤溶液中的有機(jī)污染物可以穿過(guò)根皮層進(jìn)入木質(zhì)部中，再通過(guò)根毛細(xì)胞的作用累積于植物莖內(nèi)或通過(guò)運(yùn)輸作用達(dá)到植物葉并累積.[21]然而，由于DDTs具有強(qiáng)親脂性，所以不容易從根系中遷移出去而是積累在根系的脂質(zhì)部分，[22]從而導(dǎo)致黑麥草地下部分中的有機(jī)污染物含量比地上部分要高，這與前人的研究結(jié)果是一致的[9，17].Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液作用下黑麥草的根富集系數(shù)明顯高于黑麥草單獨(dú)修復(fù)時(shí)的根富集系數(shù)，也進(jìn)一步說(shuō)明了Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液增加了有機(jī)污染物的溶解度，提高了污染物的生物可利用性，從而促進(jìn)了黑麥草對(duì)DDTs的吸收和富集作用.

2.3 黑麥草生物量的變化

生物量是植物內(nèi)部生理生化變化的外部表現(xiàn)，能夠直接反映植物生長(zhǎng)和物質(zhì)積累的情況[23].

Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液強(qiáng)化植物修復(fù)DDT污染土壤過(guò)程中黑麥草生物量(干重)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律見(jiàn)表4.由表4可以看出，同一修復(fù)時(shí)間內(nèi)，黑麥草地上部分生物量均小于地下部分生物量.雖然T1和T2處理中黑麥草的生物量在盆栽實(shí)驗(yàn)中后期低于CK，但隨著時(shí)間的增加其地上部分和地下部分的生物量均逐漸增加，說(shuō)明黑麥草對(duì)一定濃度的DDT污染具有較強(qiáng)的耐性.30 d時(shí)，T1處理下的地上部分和地下部分生物量均略高于CK，說(shuō)明在盆栽實(shí)驗(yàn)前期DDT可能刺激了黑麥草根系和地上部分生物量的增長(zhǎng).此時(shí)的T2與T1及CK之間均未表現(xiàn)出顯著性差異，說(shuō)明添加Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)黑麥草生物量的增長(zhǎng)沒(méi)有表現(xiàn)出抑制作用.60 d時(shí)，T1和T2處理中黑麥草地上部分和地下部分生物量迅速增加，但均顯著低于CK；T1和T2處理下的黑麥草地上部分生物量分別比CK低11.1%和10.1%，地下部分生物量分別比CK低21.0%和17.1%.上述結(jié)果表明，隨著DDT污染脅迫時(shí)間的增加，DDT對(duì)黑麥草生物量增長(zhǎng)的抑制作用逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，而且對(duì)黑麥草地下部分生物量的影響大于地上部分.復(fù)合增效溶液在土壤中累積量的增加并未進(jìn)一步抑制黑麥草生物量的增長(zhǎng)，反而表現(xiàn)出一定的刺激作用，從而使T2處理中黑麥草地上部分和地下部分生物量均大于T1，但彼此之間并無(wú)顯著性差異.然而，隨著污染脅迫時(shí)間的進(jìn)一步增加，90 d時(shí)DDT污染土壤中黑麥草的生物量與CK之間的差距也有增大的趨勢(shì)，T2處理中黑麥草地上部分和地下部分的生物量低于T1，T1和T2處理中黑麥草地上部分生物量分別比CK低14.9%和17.8%，地下部分生物量分別比CK低20.6%和24.0%.Ke等[24]在利用秋茄和木欖對(duì)芘污染土壤進(jìn)行修復(fù)的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，污染土壤中芘的生物量明顯低于對(duì)照組；Reilly等[25]的研究指出，有機(jī)污染物可能通過(guò)直接降低土壤為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供水和營(yíng)養(yǎng)的能力而間接導(dǎo)致植物生物量的減小.

表4 黑麥草地上部分和地下部分生物量的動(dòng)態(tài)變化

2.4 黑麥草葉綠素含量的變化

葉綠素含量常被作為植物抗性的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境污染物對(duì)植物的影響.葉綠素含量在逆境脅迫下通常會(huì)降低，所以研究葉綠素含量的變化對(duì)于研究植物在有機(jī)污染環(huán)境中的生理變化具有重要意義.

Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液強(qiáng)化植物修復(fù)DDT污染土壤過(guò)程中黑麥草的葉綠素含量隨修復(fù)時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律如圖1所示.隨著修復(fù)時(shí)間的增加，不同處理方式下的葉綠素含量均呈下降趨勢(shì).T1與T2處理中的葉綠素含量都顯著低于CK，30 d時(shí)T1和T2處理中黑麥草葉綠素含量分別比CK下降了11.1%和8.2%，60 d時(shí)分別比CK下降了18.7%和22.0%，90 d時(shí)分別比CK下降了20.2%和21.7%，說(shuō)明有機(jī)污染脅迫下黑麥草葉綠素的合成受到了抑制.30 d時(shí)各處理中的葉綠素含量與60 d和90 d的均有顯著性差異；對(duì)于相同處理在不同時(shí)間上的變化而言，除T1以外，CK和T2處理中的葉綠素含量在60 d和90 d之間無(wú)顯著性差異；而對(duì)于同一時(shí)間不同處理方式下的葉綠素含量變化，T1和T2處理中黑麥草的葉綠素含量在各采樣時(shí)間內(nèi)均無(wú)顯著性差異，只與CK之間存在顯著性差異.由此可以看出，葉綠素含量隨著時(shí)間的增加而減少主要是因?yàn)槭艿侥繕?biāo)污染物的影響，而Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液并未進(jìn)一步抑制葉綠素的合成.Huang等[26]的研究也發(fā)現(xiàn)植物葉片中的葉綠素含量會(huì)在植物受到脅迫時(shí)降低，但耐性較強(qiáng)的植物葉綠素含量會(huì)減少得相對(duì)緩慢；洪有為和袁東星[27]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明秋茄幼苗的葉綠素含量在菲和熒蒽的污染脅迫下，隨污染物濃度和污染時(shí)間的增加而持續(xù)降低，相同處理下熒蒽對(duì)秋茄幼苗葉綠素含量的抑制作用大于菲.

圖1 黑麥草葉綠素含量的動(dòng)態(tài)變化

圖2 黑麥草根系活力的變化

2.5 黑麥草根系活力的變化

植物根系是保證植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要器官，根系活力是反映根系代謝能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一，可直接影響植物的生長(zhǎng)水平和抗逆性.

Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液強(qiáng)化植物修復(fù)DDT污染土壤過(guò)程中，黑麥草的根系活力動(dòng)態(tài)變化情況如圖2所示.由圖2可知，30 d時(shí)DDT污染脅迫下的黑麥草根系活力與CK相比無(wú)顯著性差異，說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)前期DDT對(duì)根系活力并未產(chǎn)生明顯的抑制作用，而且T2處理中黑麥草的根系活力還表現(xiàn)出一定程度的應(yīng)激反應(yīng).60 d時(shí)，T1處理中黑麥草的根系活力明顯降低，比CK降低了35.1%；而T2處理中黑麥草的根系活力顯著增強(qiáng)，僅比CK低13.5%，說(shuō)明隨著污染脅迫時(shí)間的增加，DDT對(duì)黑麥草的毒害作用逐漸顯現(xiàn)出來(lái).然而，T2處理中黑麥草的根系活力有所提高，一方面可能是由于表面活性劑提高了植物-微生物對(duì)污染土壤的修復(fù)效率，減小了目標(biāo)污染物在土壤中的殘留濃度，從而緩解了DDT對(duì)黑麥草根系的毒害作用；另一方面可能是由于表面活性劑的加入給土壤微生物提供了新的碳源，促進(jìn)了土壤微生物數(shù)量的增加，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而有利于根系活力的提高.90 d時(shí)，T1和T2處理中黑麥草的根系活力都有所降低，分別比CK降低了47.4%和35.2%.這可能是因?yàn)樵陂L(zhǎng)時(shí)間的有機(jī)污染脅迫下，植物根細(xì)胞遭到了破壞，從而引起自由基過(guò)氧化損傷，而且根系在刺激作用下會(huì)分泌芬酸物質(zhì)抑制植物根系的生長(zhǎng)，[28]導(dǎo)致植物根系受損嚴(yán)重，根系活力明顯降低.此外，有機(jī)污染物導(dǎo)致土壤水分和養(yǎng)分的傳輸受阻，進(jìn)而造成植物的生長(zhǎng)和新陳代謝等生理障礙也可能是導(dǎo)致黑麥草根系活力下降的原因之一.[29]

3 結(jié)論

本文采用盆栽實(shí)驗(yàn)方法，研究了Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)黑麥草吸收、轉(zhuǎn)化污染土壤中DDT的作用，并考察了黑麥草生物量、葉綠素含量和根系活力的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，得出了以下主要結(jié)論.

(1) 黑麥草對(duì)土壤中的DDT具有一定的吸收、降解能力，且地下部分的吸收、富集能力明顯高于地上部分.但黑麥草對(duì)有機(jī)物的直接吸收作用十分有限.Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液存在條件下黑麥草地上部分和地下部分對(duì)DDTs的吸收量比單一植物修復(fù)分別提高了21.7%和17.9%，說(shuō)明Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液強(qiáng)化了黑麥草對(duì)土壤有機(jī)物的吸收、富集能力，主要原因在于它能夠有效增加污染物的溶解度，提高其植物可利用性，從而增加了污染物在黑麥草體內(nèi)的含量.

(2) 在整個(gè)盆栽實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不同處理下的黑麥草生物量均隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增加，但不同時(shí)期表現(xiàn)出不同的差異.盆栽實(shí)驗(yàn)前期，DDT對(duì)黑麥草的生長(zhǎng)具有一定刺激作用，Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液對(duì)黑麥草的生長(zhǎng)也未表現(xiàn)出抑制作用；實(shí)驗(yàn)中后期，隨著DDT污染脅迫時(shí)間的增長(zhǎng)，DDT對(duì)黑麥草生物量增長(zhǎng)的抑制作用逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，而且對(duì)黑麥草地下部分生物量的影響大于地上部分，Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液并未顯著抑制黑麥草生物量的增長(zhǎng)，反而在修復(fù)中期表現(xiàn)出一定的刺激作用.

(3) 黑麥草葉綠素含量始終隨著修復(fù)時(shí)間的增加而減少，主要是因?yàn)槭艿侥繕?biāo)污染物的影響，Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液的加入并未進(jìn)一步抑制葉綠素的合成.

(4) 在整個(gè)盆栽實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不同處理下的黑麥草根系活力在不同時(shí)期表現(xiàn)出不同的差異，兩種處理?xiàng)l件下的黑麥草根系活力都低于CK.實(shí)驗(yàn)前期，黑麥草根系活力在DDT污染脅迫下并未受到明顯抑制，且根系活力在Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液作用下還產(chǎn)生一定程度的應(yīng)激反應(yīng)；隨著污染脅迫時(shí)間的增長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中后期DDT對(duì)黑麥草的毒害作用逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，但Tween80-乳酸乙酯復(fù)合溶液則在一定程度緩解了DDT對(duì)根系活力的抑制作用.

以上結(jié)果結(jié)論希望能為進(jìn)一步開(kāi)展表面活性劑-植物修復(fù)聯(lián)用技術(shù)修復(fù)有機(jī)污染土壤的研究提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù).

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(責(zé)任編輯：方林)

DDTuptakebyplantincontaminatedsoilenhancedbyTween80-ethyllactatecompoundedsolution

GUO Ping1，CHEN Tao2，CHEN Wei-wei1，YANG Ping1，ZHANG Wen-qing1

(1.Key Lab of Groundwater Resources and Environment Ministry of Education， Jilin Province Key Lab of Water Resources and Aquatic Environment， College of Environment and Resources，Jilin University，Changchun 130021，China; 2.State Grid Jilin Electric Research Institute，Changchun 130021，China)

A pot experiment was conducted to study the influence of the Tween80-ethyl lactate compounded solution on ryegrass(LoliumperenneL.)uptake and transform of DDT in contaminated soil，and examine the dynamic change regulations of the ryegrass biomass，chlorophyll content and root activity.The experimental results indicated that DDT uptake and enrichment in ryegrass can be enhanced by the Tween80-ethyl lactate compounded solution through increasing the solubility of DDT，and DDT can be degraded to DDE and DDD efficiently.The enrichment of DDT in ryegrass root was more than that in the shoot，and DDTs content in ryegrass shoot and root just accounted for 0.42% and 1.2% for the initial application dosage of DDT in the presence of the compounded synergistic solution respectively，which was 21.7% and 17.9% more than that by phytoremediation alone.The three kinds of resistant physiological and biochemical indexes exhibited various change regulations，in which the content of biomass，chlorophyll content and root activity was mainly decreased by DDTs，however，the growth and resistance level of ryegrass in organic contaminated soil can be controlled by the Tween80-ethyl lactate compounded solution to a certain extent.

DDT；phytoremediation；Tween80-ethyl lactate compounded solution；biomass；chlorophyll content；root activity

1000-1832(2017)03-0150-08

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2017.03.030

2016-12-01

國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)課題(2012ZX07202-009).

郭平(1972—)，女，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境污染防治與生物修復(fù)研究；通訊作者：陳薇薇(1982—)，女，博士，工程師，主要從事環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)與機(jī)理研究.

X 53 [學(xué)科代碼] 610·1035

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