根系分泌物及其主要组分对根际土壤中PAHs结合态残留转化的影响及机制

有机污染物进入土壤后形成的结合态残留，犹如"化学定时炸弹"，造成土壤长期、潜在的污染风险。以往有关研究主要集中于农药类化合物；而关于多环芳烃（PAHs）等持久性有机污染物（POPs）结合态残留的转化问题，至今国内外仍难检索到实验性报道。本课题在前期小额资助项目研究工作的基础上，围绕根际PAHs结合态残留问题，拟采用温室盆栽试验、微宇宙试验等方法，利用同位素示踪技术结合色谱分析手段，探讨根际土壤中PAHs结合态残留的植物可利用性、时空分布及转化；系统地研究根系分泌物及其低分子量有机酸、氨基酸等组分对根际土壤中PAHs结合态残留转化的影响规律，明确根系分泌物中不同组分的作用和功能；结合根际土壤化学性质、生物学指标、酶系活性等的变化，综合地揭示根系分泌物及其主要组分影响根际PAHs结合态残留转化的化学与生物学机理；试图为防治土壤POPs污染、减低作物污染风险、保障农产品安全等提供依据。

有机污染物的结合态残留犹如“化学定时炸弹”，造成土壤长期、潜在的污染风险。但以往关于土壤中多环芳烃（PAHs）等持久性有机污染物结合态残留的转化问题，国内外仍很不清楚。本项目取得主要结果：（1）以可溶性有机碳、低分子量有机酸和可溶性总糖为根系分泌物指标，揭示了PAHs污染的植物根系分泌效应，明确了PAHs污染下离根表不同距离的毫米微区根际土壤中植物根系分泌物的梯度分布规律。（2）澄清了根际土壤中PAHs结合态残留的植物可利用性及风险问题，发现即使土壤中仅含PAHs结合态残留，生长于此的植物体内同样检出PAHs，证实PAHs结合态残留也可被植物吸收，导致作物安全风险。（3）揭示了根际土壤中PAHs结合态残留的时空分布及转化。采用土壤粒径分级和PAHs连续提取方法，厘清了老化不同时间后污染土壤中PAHs在不同粒径组分中的形态分布。通过野外试验和温室盆栽试验相结合方法，弄清了离根表不同距离（0~9mm）的根际土样中PAHs结合态残留的梯度分布规律。（4）系统地阐明了根系分泌物及其主要组分对土壤中PAHs结合态残留的活化作用。采用批量平衡试验方法，揭示了根系分泌物及其组分低分子量有机酸（LMWOAs）、氨基酸和果糖对土壤中PAHs结合态残留的解吸作用；采用微宇宙试验方法，发现根系分泌物和LMWOAs能够显著促进土壤中PAHs结合态残留转化为可萃取态残留，增加土壤中PAHs有效态含量和生物可利用性。阐明了根系分泌物及其主要组分对胡敏酸和蒙脱土中PAHs结合态残留的解吸和形态转化的影响。（5）从根系分泌物及其组分对土壤中金属离子和有机质的溶出效应、有机—无机复合体破坏、矿物溶解等方面，系统地揭示了根际PAHs结合态残留活化的作用机理。依托本项目，发表论文23篇，其中在《Environmental Science and Technology》、《Soil Science Society of America Journal》等刊物上发表SCI论文16篇。主编英文专著《Transport and fate of polycylic aromatic hydrocarbons in soil-plant system》一部。成果为科学地评价土壤PAHs结合态残留的风险、减低作物污染、保障农产品安全等提供了重要基础依据。依托本项目，开展国际合作与交流3人次，培养研究生7名。

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