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菹草对酞酸酯污染沉积物的净化作用

作　者: 郝雪龙
导　师: 迟杰
学　校: 天津大学
专　业: 环境科学
关键词: 酞酸酯菹草磷脂脂肪酸法根际净化根系分泌物
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

酞酸酯（PAEs）是一类典型的内分泌干扰物，在我国城区河湖中PAEs污染超标相对严重，且污染呈上升趋势。本文旨在利用沉水植物对沉积物进行原位修复，探索沉水植物菹草根际微环境中PAEs降解机理。本论文采用根袋法，模拟海河干流水体建立室内菹草微宇宙，同时设置无菹草微宇宙为对照，通过监测沉积物中PAEs浓度、微生物数量与群落、沉积物孔隙水中根系分泌物等生化指标，研究了沉水植物菹草对酞酸二丁酯（DBP）和酞酸二异辛酯（DEHP）污染沉积物的净化作用机理，为今后利用沉水植物修复受PAEs污染沉积物提供依据。本论文获得了如下主要成果：（1）在确定沉积物中PAEs提取方法时，对比了超声提取、索氏提取和超声-索提协同提取三种方法，综合考虑了方法空白、提取效率、数据标准偏差和实验耗时等因素进行分析比较。结果表明索氏提取与协同提取虽然提取效率较高，但其方法空白值较高，数据稳定性差，会对实验数据造成较大的影响，且耗时长；超声提取虽然提取效率偏低，但可以满足实验要求，且其结果较稳定，方法空白值低，实验操作简单快速。综上所述，本实验选择超声提取方法对沉积物进行前处理。（2）在微宇宙运行期间采集水、草和沉积物样品进行分析。结果表明：系统运行结束时，菹草体内DBP和DEHP含量分别升高了133%和68%；水中，有草组和对照组中DBP的浓度始终低于定量限（8μg/L），而DEHP的浓度则由初始的65μg/L和70μg/L逐渐降低，至第3天后在低于定量限；对照组和有草组非根际沉积物中DBP浓度差异不显著，结束时去除率为32.2%~36.5%，根际沉积物中DBP去除率达50.0%；对照组和非根际沉积物中DEHP浓度差异也不显著，始终在一定范围内波动，结束时去除率为10.3%~11.4%，根际沉积物中DEHP则在第27d时迅速下降，去除率达80.9%。经过计算，菹草对PAEs的富集量仅占PAEs降解量的1/8，说明沉积物中PAEs的降解主要依靠微生物作用。（3）使用磷脂脂肪酸技术（PLFAs）和稀释平板法测定了沉积物中微生物数量和种类的变化。结果表明：实验过程中根际沉积物中微生物量明显高于对照组和非根际沉积物；实验后期根际沉积物中微生物群落结构变化较大，这与根际中这两种PAEs的去除数据相一致。可见，沉水植物菹草可以通过根际效应影响微生物的数量和群落结构，进而促进沉积物中PAEs的降解。（4）利用土培法收集根际沉积物的孔隙水作为根系分泌物，检测其中溶解性有机物，并与对照和非根际沉积物的孔隙水进行比较。结果表明：根际沉积物孔隙水中的总酚浓度、酚酸含量和种类显著高于对照和非根际沉积物，而DOC和有机酸浓度的变化不大，说明根系分泌物中的酚酸类物质可能对根际PAEs的微生物降解起促进作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-24
  1.1 概述  10-15
    1.1.1 沉积物中酞酸酯的污染现状  11-12
    1.1.2 土壤/沉积物中酞酸酯的提取方法  12-13
    1.1.3 土壤/沉积物中酞酸酯的去除  13-15
  1.2 土壤/沉积物中有机污染物的根际修复  15-17
    1.2.1 根的吸收和吸附  15
    1.2.2 根际微生物对有机污染物的降解  15-16
    1.2.3 根系分泌物对沉积物中有机污染物的生物可利用性的影响  16-17
  1.3 根系分泌物的研究方法  17-19
    1.3.1 根系分泌物及其种类  17-18
    1.3.2 根系分泌物的收集  18-19
    1.3.3 根系分泌物的分离、纯化与鉴定  19
  1.4 根际微生物生态的研究方法  19-23
    1.4.1 磷脂脂肪酸法（PLFAs）  20-22
    1.4.2 变性梯度凝胶电泳法（DGGE）  22-23
  1.5 本论文的立题依据、研究内容和意义  23-24
第二章沉积物中酞酸酯的提取方法  24-29
  2.1 材料与方法  24-26
    2.1.1 试剂与仪器  24-25
    2.1.2 酞酸酯提取方法  25-26
    2.1.3 GC-FID 色谱条件  26
    2.1.4 质量控制与质量保证  26
  2.2 结果与讨论  26-28
  2.3 结论  28-29
第三章菹草对沉积物中酞酸酯消减作用的影响  29-36
  3.1 材料与方法  29-32
    3.1.1 试剂与仪器  29-30
    3.1.2 沉积物前处理与植株的获得  30
    3.1.3 微宇宙系统的建立和样品采集  30
    3.1.4 样品的制备和分析  30-32
  3.2 结果与讨论  32-35
    3.2.1 沉积物理化性质变化  32
    3.2.2 沉积物中酞酸酯的浓度变化  32-33
    3.2.3 水中酞酸酯的浓度变化  33-34
    3.2.4 菹草中酞酸酯的浓度变化  34-35
  3.3 结论  35-36
第四章菹草根际环境中酞酸酯消减的微生物作用机制  36-43
  4.1 材料与方法  36-39
    4.1.1 试剂与仪器  36-37
    4.1.2 PLFAs 分析  37-38
    4.1.3 稀释平板法测定微生物量  38-39
  4.2 结果  39-41
    4.2.1 沉积物中 PLFAs 含量及其分布特征  39-40
    4.2.2 稀释平板法测定沉积物中微生物含量  40-41
  4.3 讨论  41-42
    4.3.1 菹草对沉积物中微生物特征的影响  41-42
    4.3.2 沉积物中微生物对酞酸酯消减作用的影响  42
  4.4 结论  42-43
第五章沉积物孔隙水中溶解性有机物的组成特征及其与酞酸酯降解的关系  43-53
  5.1 材料与方法  43-46
    5.1.1 试剂与仪器  43-44
    5.1.2 沉积物孔隙水的收集  44
    5.1.3 孔隙水中溶解性有机物的分析  44-46
  5.2 结果  46-50
    5.2.1 沉积物孔隙水的 DOC 浓度  46
    5.2.2 孔隙水中总酚浓度  46-47
    5.2.3 孔隙水中酚酸浓度  47-48
    5.2.4 孔隙水中有机酸浓度  48-50
  5.3 讨论  50-52
    5.3.1 沉积物孔隙水中 DOC 与酞酸酯降解的关系  50-51
    5.3.2 沉积物孔隙水中总酚、有机酸、酚酸与酞酸酯的降解关系  51-52
  5.4 结论  52-53
第六章结论与展望  53-55
  6.1 研究结论  53-54
  6.2 展望  54-55
参考文献  55-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

菹草对酞酸酯污染沉积物的净化作用

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