污泥干化芦苇床芦苇中多环芳烃的含量分布(2)

　　GC/MS条件：GC-2010型气相色谱/质谱联用仪（日本岛津公司），色谱柱为SE-54型高分辨率弹性石英毛细管柱，柱长3000m，内径0.25mm，膜厚0.25μm。柱温升温程序：100℃保持1min，以5℃/min升至280℃，保持30min。进样量1μL。载气为高纯氮气，柱流速0.88mL/min，尾吹气流速20mL/min；柱前压85.6kPa；采用分流进样，分流比为10∶1；进样口温度280℃；检测器温度280℃；EI电离方式，电离能70eV。全扫描测定方式的扫描范围为100～400amu。2结果与讨论
　　2.1原生芦苇中PAHs的含量分布
　　芦苇床运行的第2年和第3年，分别取处于生长末期的原生芦苇样品，检测其PAHs含量，结果见表1。
　　宏观上看，2个芦苇床中的芦苇根茎所含PAHs主要为三环烃，另BbF（苯并[b]荧蒽）的含量相对较高；而芦苇叶中除主要含三环烃外，四环以上的Pyr（芘）、Chr（屈）、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）含量较高，尤其富含Chr（屈）。
　　处于负荷期第2年的芦苇在生长末期，芦苇根系所含PAHs随时间逐月增高，11月份达到最大值；茎和叶的PAHs含量在十月份达到最大值；根茎叶对PAHs产生了明显的的富集作用。
　　处于自然稳定期的第3年末，芦苇根、茎和叶对PAHs的富集较原生芦苇分别提高了850%、352%和308%；芦苇根中含量最高的是Chr（屈），达1.64mg/kg，含量最小的是NaP（萘），为0.032mg/kg。芦苇茎中含量最高的是Ant（蒽），达1.473mg/kg，含量最小的是NaP（萘），为0.098mg/kg。芦苇叶中含量最高的是Phe（菲），达1.596mg/kg，含量最小的是Fla（荧蒽），为0.087mg/kg。
　　2.3污泥干化芦苇床芦苇中PAHs的组成
　　表3列出了芦苇不同部位各种多环芳烃含量在总量中的比例。可见，芦苇根茎叶中不同多环芳烃的含量差异很大。芦苇根中从0.42%（萘）到2146%（屈），芦苇茎中从1.27%（萘）到19.1%（蒽），芦苇叶中从1.09%（荧蒽）到20.1%（菲）。
　　芦苇根、茎、叶中所含PAHs的量具有低环>中环>高环特征；尤其是根和茎中低环多环芳烃占绝对优势，含量都超过50%；而高环多环芳烃在根、茎、叶中的含量呈升高趋势，即叶>茎>根。
　　低环多环芳烃在芦苇茎中的含量最高，达5696%，在叶中的含量最低，为44.59%；中环多环芳烃在芦苇叶中的含量最高，达35.06%，在茎中的含量最低，为26.57%；高环多环芳烃在芦苇叶中的含量最高，达20.35%，在根中的含量最低，为1036%。
　　2.4芦苇粗脂肪和水分含量与PAHs含量的关系
　　粗脂肪和水分是植物体内的重要物质，了解植物粗脂肪和水分含量对多环芳烃的影响是分析污染物在植物体内迁移的重要依据。将芦苇根、茎、叶中的粗脂肪和水分含量分别与多环芳烃含量做关系图，如图5、6所示。
　　图5芦苇粗脂肪含量与多环芳烃含量关系
　　图6芦苇水分含量与多环芳烃含量关系
　　可见，芦苇组织中多环芳烃含量与粗脂肪含量和水分含量之间的相关性存在显著差异。芦苇各部位多环芳烃总量与粗脂肪含量具有显著的正相关关系，线性相关系数达到0.9996（R2），即粗脂肪含量越高，多环芳烃含量越大。而多环芳烃总量与植物水分含量没有明显的相关性。
　　2.5讨论
　　植物在全球PAHs循环中起到重要作用，PAHs在植物体内的吸收途径主要有：通过根系从土壤中吸收，然后再从根系向茎叶转移；大气中挥发性有机物在根系和幼苗上的吸附；从污染土壤或降尘中吸附在表皮，或通过吸收进行渗透进入植物体内[67]。
　　原生芦苇所含PAHs可能通过根系从土壤中进入，也可以从大气通过气相和颗粒沉积经叶片吸收。叶片中的高PAHs含量暗示着这些PAHs来源于大气中的气相和颗粒沉积，大气沉降成为植物叶子中PAHs的主要输入途径；而根系PAHs的低浓度源于其生存土壤的低PAHs含量[8]。有研究表明，污染源排放到大气中的PAHs，其中（44±18）%被植物吸收、净化。从检测结果分析，暴露于大气中的芦苇茎叶起到了直接吸收大气中PAHs的作用，且以吸收低环的Ace（苊）、Fle（芴）、Phe（菲）、Ant（蒽）为主。
　　植物修复是利用植物原位处理污染土壤、水、污泥的一种方法，植物可通过吸收、固定、挥发污染物，并能释放一些分泌物、酶以利于降解有机污染物，并可刺激根区微生物的活性来进行PAHs的污染修复[9]。植物对PAHs的修复作用因植物种类不同而效果不同，例如田间试验中玉米、高梁对PAHs的降解效果显著的好于三叶草和紫花苜蓿[10]。但针对污泥干化芦苇床中污泥PAHs的去除效果和芦苇的作用仅见于Cui等人的初步报道[11]。Muratova等人用盆栽试验研究了芦苇和紫花苜蓿根际修复PAH污染土壤，两年后，紫花苜蓿和芦苇根际处理PAH去除率分别为74.5%和68.7%，该研究主要针对根际微生物展开研究，并未提及芦苇的功效[12]。
　　Ren等报道了荧蒽、菲、奈对水萍的光诱导性毒害，认为随着苯环的增加其毒害症状趋于明显[13]。而本研究中，5.69mg/kg的进泥PAHs含量并未造成对芦苇生长的不良影响，经过3年的稳定化处理后，污泥中的PAHs含量降到1.89mg/kg，其中除了生物降解作用外，芦苇各部位的PAHs含量明显增加，说明了芦苇起到不可忽视的作用。
　　植物体内PAHs的含量与植物生长环境中PAHs的含量、植物的品种有关；同一植物不同部位的PAHs含量也不同；生长在工厂附近的植物，根部PAHs总量甚至超过12.3mg/kg，远大于内源产生的PAHs[14]。本研究中，第3年末，污泥干化芦苇床内芦苇根、茎和叶对PAHs的富集较原生芦苇分别提高了8.50、3.52和3.08倍，显然在芦苇根系发生了明显的PAHs富集，并向芦苇的地上部分传递。
　　GaoandZhu研究了不同植物根系对PAHs的吸收，发现植物对PAHs的富集作用与土壤PAHs含量和植物构成有关[15]。大多研究表明较高的植物吸收PAHs能力较差，2～3环的PAHs从根系向上的输送的可能性较大[16]，植物体内的高环PAHs主要源于大气向叶子的沉降[17]。从研究的结果看，芦苇根茎叶中的PAHs以低环为主，中环次之，高环最低，与上述研究结论一致。而Guo等对白洋淀的相关研究认为，芦苇根系和叶子对四环PAHs的吸收较其他环PAHs高，尤其是根系跟容易富集PAHs，可能是由于根系的水分含量较茎叶高所致[8]。关于芦苇根系富集PAHs的结论与本研究一致，但如图6所示，研究中没有发现芦苇根茎叶水分含量与PAHs含量之间的直接相关性。而芦苇各部位的粗脂肪含量与PAHs含量之间线性相关度高达0.9996（R2），这可能和PAHs属亲脂类有机物有关[15]。一旦PAHs被吸收，植物可以通过木质化作用在新的植物中储藏它们的残片，可以代谢和矿化它们为水和二氧化碳，还可以使它们挥发[18]。污泥中的PAHs在芦苇体内各部位主要以富集作用为主。
　　3结论
　　1）污泥干化芦苇床中的芦苇能够有效富集污泥中的多环芳烃（PAHs），起到稳定污泥中难降解有机物的作用。
　　2）经2a的污泥负荷期和1a的闲置期，污泥干化芦苇床中的芦苇根茎叶所含PAHs显著增加，分别达到7.642、7.713、7.946mg/kg（DW），是原生芦苇根茎叶PAHs含量的8.50、3.52和3.08倍，且以低环PAHs为主，分别占根茎叶PAHs总量的55.14%、56.96%和44.59%。
　　3）污泥干化芦苇床芦苇中的PAHs含量与其粗脂肪含量具有显著的正相关关系，而与植物含水量无关。
　　参考文献：
　　[1]
　　莫测辉，蔡全英，吴启堂，等.我国一些城市污泥中多环芳烃（PAHs）的研究[J].环境科学学报，2001，21（5）：613618.
　　MoCH，CaiQY，WuQT，etal.Astudyofpolycyclicaromatichydrocarbons（PAHs）inmunicipalsludgeofChina[J].ActaScientiaeCircumstantiae，2001，21（5）：613618.
　　[2]宋雪英，孙丽娜，杨晓波，等.辽河流域表层土壤多环芳烃污染现状初步研究[J].农业环境科学学报，2008，27（1）：216220.
　　SongXY，SunLN，YangXB，etal.ContaminationstatusofpolycyclicaromatichydrocarbonintopsoilsofLiaoRiverbasin[J].JournalofAgroEnvironmentScience，2008，27（1）：216220.
　　[3]UggettiE，FerrerI，LlornsE，etal.Sludgetreatmentwetlands：Areviewonthestateoftheart[J].BioresourceTechnology，2010，101（9）：29052912.
　　[4]CuiYB，SunHJ，YandML，etal.Plantgrowthforsewagesludgeecologicalstabilization[J].JournalofResidualsScience&Technology，2012，9（1）：4753.
　　[5]崔玉波，孙红杰，杨明蕾，等.剩余污泥生态稳定化研究[J].土木建筑与环境工程，2011，33（4）：150155.
　　CuiYB，SunHJ，YangML，etal.EcologicalStabilizationforSewageSludge[J].JournalofCivil，Architectural&EnvironmentalEngineering，2011，33（4）：150155.
　　[6]LadaK，PavelT.Theuptakeofpersistentorganicpollutantsbyplants[J].CentralEuropeanJournalofBiology，2011，6（2）：223235.
　　[7]TaoYQ，ZhangSZ，ZhuYG，etal.Uptakeandacropetaltranslocationofpolycyclicaromatichydrocarbonsbywheat（TriticumaestivumL.）growninfieldcontaminatedsoil[J].EnvironmentalScience&Technology，2009，43（10）：35563560.
　　[8]GuoW，PeiYS，YanZF，etal.Assessmentonthedistributionandpartitioningcharacteristicsofpolycyclicaromatichydrocarbons（PAHs）inLakeBaiyangdian，ashallowfreshwaterlakeinChina[J].JournalofEnvironmentalMonitoring，2011，13（3）：681688.
　　[9]TangCS，SunWHH，TomaM.Evaluationofagriculturebasedphytoremediationinpacificislandecosystemsusingtrisectorplanters[J].InternationalJournalofPhytoremediation，2004，6（1）：1733.
　　[10]AndreottiG，PlataN，PortaA，etal.Phytoremediationofhydrocarbonspollutedagriculturalsoils[J].Phytoremediation，Wet1andsandSediments，200l，6（5）：4151.[11]MuratovaA，HubnerT，TischerS，etal.PlantrhizospheremicrofloraassociationduringphytoremediationofPAHcontaminatedsoil[J].InternationalJournalofPhytoremediation，2003，5（2）：137151.
　　[12]RenL，ZeilerLF，DixonDG，etal.PhotoinducedeffectsofpolycyclicaromatichydrocarbonsonBrassicanapus（Canola）duringgerminationandearlyseedlingdevelopment[J].EcotoxicologyandEnvironmentalSafety，1996，33（1）：7380.
　　[13]LeeHK，WrightGJ，SwallowsWH.TheidentificationofsourcesofPAHbyusingconcentrationratiosoftotalPAHandPb[J].InternationalJournalofEnvironmentalStudies，1990，36（4）：273277.
　　[14]GaoYZ，ZhuLZ.Plantuptake，accumulationandtranslocationofphenanthreneandpyreneinsoils[J].Chemospehere，2004，55（9）：11691178.
　　[15]WildSR，JinesKC.Polynucleararomatichydrocarbonsuptakebycarrotsgrowninsludgeamendedsoil[J].JournalofEnvironmentalQuality，1992，21（2）：217225.
　　[16]SmithKEC，JonesKC.Particlesandvegetation，implicationsforthetransferofparticleboundorganiccontaminantstovegetation[J].TheScienceoftheTotalEnvironment，2004，246（2/3）：207236.
　　[17]丁克强，骆永明.多环芳烃污染土壤的生物修复[J].土壤，2001，33（4）：169176.
　　JingKM，LuoYM.Bioremediationforpollutedsoilsbypolycyclicaromatichydrocarbon[J].Soil，2001，33（4）：169176.
　　（编辑胡玲）

　　论文榜（www.zglwb.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导代理，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。


期刊鉴别	论文检测	免费论文	特惠期刊	学术答疑	发表流程

搜索

污泥干化芦苇床芦苇中多环芳烃的含量分布(2)