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 綠化植物廢棄物強(qiáng)化草坪修復(fù)石油烴污染土壤研究(環(huán)保)

                        丁正，  梁晶*，  方海蘭

                   （上海市園林科學(xué)研究所，上海200232）

摘要：該文以黃棕壤自制的石油烴( TPH)污染土壤為研究對象，進(jìn)行了綠化植物廢棄物添加量強(qiáng)化狗牙根、黑麥草、高羊茅修復(fù)TPH的研究。研究結(jié)果表明：綠化植物廢棄物和種植植物相結(jié)合更有利于TPH污染土壤的修復(fù)，不同植物遵循以下順序：高羊茅>黑麥草>狗牙根，且添加10%綠化植物廢棄物時(shí)，TPH污染土壤的修復(fù)效果最好；隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，TPH降解菌具有先增加后降低的趨勢，且該變化趨勢不受綠化植物廢棄物添加量的影響；TPH降解菌數(shù)量和草坪植物生物量是影響TPH污染土壤修復(fù)效果的主要因素。

關(guān)鍵詞：綠化植物廢棄物；高羊茅；黑麥草；狗牙根；TPH;降解率；降解菌；生物量

中圖分類號：X53   doi: 10.3969/j.issn．1003-6504.2016.05.017    文章編號：1003-6504(2016)05-0085-05

    隨著人類生產(chǎn)和生活過程中對石油需求的急劇增加，石油烴(TPH)逐漸成為目前環(huán)境中廣泛存在的有機(jī)污染物之一，被美國EPA列為重點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)。對上海不同類型綠地土壤的TPH調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上海城市綠地土壤存在不同程度的TPH累積，并以道路綠地含量最高。相關(guān)研究也表明，土壤受石油烴污染后，不但堵塞土壤孔隙，阻礙植物根系的呼吸與吸收，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，而且可以通過植物吸收作用進(jìn)入植物體并在植物體內(nèi)積累，間接通過食物鏈傳遞進(jìn)入動物和人體體內(nèi)，引起環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)；而且沒有被土壤吸附的TPH還可滲入地下污染地下水。

    目前，關(guān)于TPH污染土壤的修復(fù)方法很多，其中，由于植物與微生物聯(lián)合修復(fù)法既兼顧了植物修復(fù)具有美化景觀、操作簡單及作用時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，也兼顧了生物修復(fù)處理效果好、對環(huán)境影響小、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，且相關(guān)研究也表明，與添加外源石油降解菌相似，添加適當(dāng)?shù)恼{(diào)理劑刺激土著微生物也能促進(jìn)土壤污染物TPH的降解。目前所用調(diào)理劑大多為蛭石、草炭、稻草、木屑等，如盧桂蘭等利用草炭進(jìn)行油田陳化油泥生物修復(fù)的研究也表明，草炭使陳化油泥中總石油烴( TPH)的降解率達(dá)到了38.9%，較自然衰減的TPH降解率提高了24%。而城市綠化植物廢棄物主要指城市綠地或郊區(qū)林地中綠化植物自然或養(yǎng)護(hù)過程中所產(chǎn)生的喬灌木修剪物（間伐物），隨著城市綠化的快速發(fā)展，產(chǎn)生的量也越來越大，其出路也是當(dāng)前城市發(fā)展的一大難題。

    為此，本文選取上海黃棕壤為研究對象，通過自制TPH污染土壤的方法，進(jìn)行了不同綠化植物廢棄物添加量對種植城市綠化常用的3種草坪植物（狗牙根（Cynodon dactylon），黑麥草（Lolium perenne），高羊茅（Festuca arundinacea））修復(fù)TPH的研究，旨在為TPH污染土壤的修復(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)，促進(jìn)城市綠化植物廢棄物的循環(huán)利用。

1  材料與方法

1.1  土壤樣品

    供試土壤樣品為上海的黃棕壤，土壤樣品室溫下風(fēng)干后，過2 mm和0.149 mm篩備用，土壤pH 6.61，有機(jī)質(zhì)20.09 g/g�？偟�0.99 g/kg，總磷0.12 g/kg，總鉀9.53 g/kg。

    供試TPH污染土壤的制備：稱取一定量2 mm備用土壤，加入適量溶入丙酮的原油，并將其與土壤充分混勻，待丙酮揮發(fā)后，放置一個(gè)月后備用。供試TPH污染土壤TPH的含量為2 976 mg/kg，與展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比，TPH污染土壤中TPH含量約為A級標(biāo)準(zhǔn)的3倍(A級標(biāo)準(zhǔn)土壤TPH目標(biāo)值為1 000 mg/kg)。

1.2  植物材料

    供試植物種子分別為狗牙根(Cynodon dacty-lon)、黑麥草（Lolium perenne）和高羊茅（Festuca aru-ndinacea），且種植前對3種植物種子進(jìn)行發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)均顯示，發(fā)芽率在90%以上。

    供試綠化植物廢棄物堆肥產(chǎn)品主要為上海市行道樹修剪的枝條，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成1～3 mm粒徑后堆肥6個(gè)月，各項(xiàng)指標(biāo)顯示已經(jīng)腐熟，pH 8.59，EC 1.24mS/cm，有機(jī)質(zhì)864.4 g/kg，總氮2.33 g/kg，總磷0.62g/kg，總鉀1.13 g/kg。

1.3  植物種植實(shí)驗(yàn)

  綠化植物廢棄物添加量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將供試綠化植物廢棄物按重量比0%、5%、10%和20%分別加入自制的黃棕壤TPH污染土壤，攪拌混勻后，進(jìn)行種植實(shí)驗(yàn)。

    每種綠化植物廢棄物添加量下．植物種植實(shí)驗(yàn)均設(shè)4個(gè)處理，分別為：未種植植物的對照；種植狗牙根處理；種植黑麥草處理；種植高羊茅處理。且每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。

    實(shí)驗(yàn)均按每盆100粒草種進(jìn)行種植，培養(yǎng)期間采用稱重法控制土壤水分含量，使土壤中的含水量維持在60%～70%。在培養(yǎng)的第0天、30天、60天、90天，用小型的不銹鋼土鉆隨機(jī)鉆取8～10個(gè)孔取混合土樣備用。其中采集的土壤鮮樣用于TPH含量及TPH降解菌數(shù)量的測定，風(fēng)干樣用于土壤理化性質(zhì)的測定。且種植實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)90 d后收獲植物并進(jìn)行植物生物量測定。

1.4  分析方法

    土壤TPH提取和測定參照HJ 350-2007，TPH降解菌測定采用經(jīng)典的MPN法,pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀參照《森林土壤分析方法》測定。植物生物量采用105℃殺青15 min，65℃烘至恒重后稱重的方法測定。

2  結(jié)果與討論

2.1  綠化植物廢棄物對土壤TPH含量及TPH降解率的影響

    綠化植物廢棄物不同添加量對草坪修復(fù)土壤TPH的研究見圖1，從圖1可以得知，所有處理TPH的含量均較土壤TPH初始含量低，即便是未添加綠化植物廢棄物或種植草坪的對照處理，TPH污染土壤自然放置90 d后，土壤TPH的降解率也達(dá)到了22.5%，這與金文標(biāo)等的研究結(jié)果相一致，油污土壤經(jīng)90 d的自然降解，原油降解率為24.5%，其原因可能是由于土壤中土著微生物對TPH具有降解作用導(dǎo)致的，宋玉芳等也認(rèn)為IPH的降解在很大程度上依靠土著微生物的降解能力。

    但就未種植草坪的對照而言，添加不同量綠化植物廢棄物后，土壤中殘留TPH含量由高到低依次為：0%綠化植物廢棄物>5%綠化植物廢棄物>20%綠化植物廢棄物> 10%綠化植物廢棄物。進(jìn)一步從TPH的降解率也可以看出（表1），添加10%綠化植物廢棄物處理和添加20%綠化植物廢棄物處理TPH降解率，極顯著高于未添加綠化植物廢棄物處理(p<0．01)，顯

著高于添加5%綠化植物廢棄物處理(p<0.05)，但添加10%綠化植物廢棄物處理和添加20%綠化植物廢棄物處理之間以及未添加綠化植物廢棄物處理和添加5%綠化植物廢棄物處理之間，IPH降解率差異均不顯著(p>0.05)�？梢�，添加綠化植物廢棄物后，土壤TPH的降解率增加了6.05%，這可能因?yàn)?/font>TPH污染土壤粘著力強(qiáng)，添加綠化植物廢棄物后，土壤理化性質(zhì)得到了改善，增加了土壤通氣性，增強(qiáng)了微生物的活性。