根际圈土壤多溴联苯醚（PBDEs）赋存形态转化与根际修复机理研究

The polybrominated diphenylethers (PBDEs) are a class of new persistent organic pollutants (POPs) widely used as flame retardants. The PBDEs pollution in soils of typical regions of China, such as electronic waste recycling sites, flame retardant plants and industrial parks, has been a very serious problem recently, so it is extremely urgent that developing phytoremediation technology to clean the soils contaminated by PBDEs. Nevertheless, the phytoremediation mechanism of PBDEs in rhizosphere is still unclear. Therefore, the project for investigating the clean-up process of PBDEs in simulated phytoremediation experiment which is operated in a homemade rhizobox is proposed. In present project, ryegrass (Lolium perenne), rice (Oryza sativa) and clover blossom (Medicago sativa) are used to remedy the PBDEs-contaminated soils from the above-mentioned typical regions, the fractionations transformation and dissipation of PBDEs in millimeter rhizosphere is studied using the sequential extraction and GC/MS-EI/NCI method. To reveal the mechanisms of fractionations transformation and phytoremediation of PBDEs in rhizosphere, the relations and correlations of the characters of rhizospheric micro-environment, the fractionations transformation and dissipation of PBDEs in millimeter rhizosphere will be studied and discussed in detail. The research findings of present project will provide scientific basis for controlling PBDEs pollution in soils, and has the vital scientific meaning and reference value to understand the environmental behaviors of PBDEs in soils.

多溴联苯醚(PBDEs)是一类新型持久性有机污染物，在我国电子垃圾处理点、阻燃剂生产地等典型区域土壤中污染日益严重，迫切需要研发土壤PBDEs污染的植物修复技术，但至今对它的根际修复机理尚不清楚。本课题以典型区域污染土壤为研究对象，以黑麦草、水稻、紫花苜蓿为修复植物，采用盆栽实验模拟土壤PBDEs污染植物修复过程，采用连续提取方法与气质联用技术分析土壤PBDEs赋存形态变化；研究根际圈土壤PBDEs赋存形态变化与消减行为的内在关系，揭示根际圈土壤PBDEs主要消减方式；研究根际圈微域环境变化对PBDEs赋存形态转化的作用机制，弄清土壤PBDEs赋存形态转化的调控机制；解析根际圈微域环境特征、PBDEs赋存形态转化、PBDEs消减行为三者之间内在相互关系，阐明土壤PBDEs污染的根际修复机理。研究成果将为土壤PBDEs污染控制提供科学依据，对深入了解PBDEs的土壤环境行为具有重要科学意义。

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是全世界广泛应用溴代阻燃剂，被列为全球性的新兴持久性有机污染物（POPs），在电子垃圾处理场地土壤中污染日益严重，迫切需要研发土壤PBDEs污染的植物修复技术，但至今对它的根际修复机理尚不清楚。通过本项目研究，建立了一种可检测土壤中溶解态、吸附态及结合态PBDEs的分析方法，并分析了在广东省清远市采集到的焚烧、酸洗、拆解与填埋4种不同电子垃圾处理类型的污染场地土壤中PBDEs的原位赋存形态特征，发现共有21 种PBDEs同系物在4种不同污染类型土壤中均有检出，其中PBDEs主要蓄积在30 cm 以上表层土壤，且吸附态残留是主要赋存形态，结合态约占11.6%-28.1%，溶解态约占2.2%-8.0%。通过吸附/解吸试验，发现有机质组分是影响土壤对BDE-209吸附/解吸能力的关键因素，提高黑碳与腐殖质含量可增加土壤中BDE-209结合态比例。通过盆栽模拟试验，发现黑麦草对土壤BDE-209污染有明显修复效果，它可通过根系吸收利用BDE-209，其根系富集系数(RCF)为0.085-0.84；污染物主要滞留在植物根系表皮，难以在植物体内向茎叶输移。通过深入研究黑麦草根系粉末及有机组份对BDE-209的吸附特性及其限制分配模型，发现尽管根系中脂类物质对BDE-209的吸附能力最大，但是它在根系细胞壁上的吸附与穿透能力是决定吸收累积量的关键因素。从生长发育来看，BDE-209对黑麦草幼苗的毒性效应很低，但在微观机制上观察到，即使在较低浓度暴露剂量（0.1 mg/kg）时，仍可能产生氧化损伤效应。通过多隔层三室根箱试验，发现修复120天后黑麦草根际微域5mm以内土壤中BDE-209的消减率为19.6～26.2%，而非根际土壤中BDE-209平均消减率为5.52%，根际微域BDE-209消减总趋势为近根际>根室>远根际，距根室3 mm处BDE-209消减率最大；根际微域5mm以内土壤中的溶解态BDE-209的比例逐渐增高，结合态的比重也稍有升高，但吸附态比重明显降低。本项目研究成果将有助于更深入地了解土壤PBDEs污染的植物根际修复过程，对土壤PBDEs污染控制与环境行为研究具有重要科学价值。