混合内生细菌定殖对蔬菜中菲和芘的消减作用开题报告

1. 国内外研究现状

多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbon,简称PAHs)，是具有两个或两个以上苯环的有机化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余种化合物。常见的多环芳烃(PAHs)多为四到六环的稠环化合物具有致癌、致畸、致突变性。国际癌研究中心(IARC)(1976年）列出的对实验动物有致癌性的化合物有94种，其中多环芳烃(PAHS)占15种。苯并(a)茁是第一个被发现的环境化学致癌物，且致癌性很强，占全部致癌性多环芳烃(PAHs)的1%～20%,故常以苯并(a)芘作为多环芳烃的代表。

多环芳烃(PAHs)的来源有2种，自然源和人为源。自然源主要包括火山爆发、森林火灾和生物合成等自然因素所形成的污染，人为源包括各种矿物燃料(如煤、石油、天然气等)、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原状态下热解而形成的污染。在中国有机物燃烧、燃煤和炼焦工业是PAHS最重要的排放源。90%以上排放到环境中的PAHs通过各种途径进入到士壤中使土壤成为PAHs最主要的储存库^[1]。

多环芳烃(PAHs)对人体和动植物都会造成严重危害。PAHS对人体的危害主要是作用于呼吸道和皮肤。人长期处于多环劳烃(PAHs)污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。其对植物的伤害主要是不仅会堵塞叶与呼吸孔还会使使叶片变色、要缩曲脱落影响植物的正常生长和结果。

当前，我国土壤中PAHs的污染问题较为严重。Alkio^[2]等报道，我国污灌土壤中以苯并[a]芘为代表的PAHs含量可高达2444-7000ng/g，检出率在80%以上，由此导致我国主要农产品的PAHs的超标率达20%左右。在我国一些重污染区，土壤PAHs含量可达上万ug/kg，严重危害土壤的生产和生态功能、农产品安全和人类健康。

叶菜类蔬菜是以肥嫩的叶片和叶柄作为食用部位的蔬菜，是人们日常生活中最为常见且不可缺少的主要蔬菜之一，叶菜类蔬菜种类繁多，产量约占蔬菜总产的1/3 。然而，污染区PAHs 可通过植物吸收作用在蔬菜体内积累，进而危害人群健康。土壤中有机污染物进入植物体内主要通过两种途径：有机污染物被植物根系从土壤中吸收，并随蒸腾流沿木质部向茎叶传输；挥发到大气中的有机污染物通过气态扩散或颗粒沉降被植物地上部分直接吸收^[3,4,5]

近些年来，国内许多学者对我国土壤中多环芳烃(PAHs)的污染进行了大量的现场调查评估。研究结果表明美国环保局(USEPA)规定的16种优先控制的多环芳烃(PAHs)污染物，在我国土壤中都不同程度地被检测出来，而且检出率还非常高。参照荷兰Maliszewska-Kordybach建议的多环芳烃(PAHs)在土壤中污染程度的分类标准^[6]我国北方许多区域以及东部沿海地区土壤中多环芳烃(PAHs)属于严重的污染水平。例如:辽宁、天津、北京、上海、厦门等地区多环芳烃(PAHs)在土壤中的平均含星达到1000ng/g以上^[7]江苏地区部分土壤中多环芳烃(PAHs)的污染属中等污染水平，平均含量为801.1ng/g^[8][9][10]珠江三角洲、山东、浙江、河北、福州、贵州等地多环芳烃(PAHs)

在土壤中的平均含量都低于600ng/g属轻微污染水平^{[11][12][13][14]}香港、西藏和新疆等地区多环芳烃(PAHS)在土壤中的平均含是在200ng/g以下，属无污染水平^[15][16][17]。事实上，香港土壤中多环芳烃(PAHIS)的含量在2000年与南极土壤(34.9~171ng/g)中的含量差不多。但到了2003年香港土壤中多环芳烃(PAHS)的含量约是南极土壤中近3倍，说明香港地区土壤中多环芳烃(PAHS)的污染程度的趋势不断上升。总体上说，在我国土壤中多环若烃(PAHS)的总含量在0.83-14689ng/g平均含星在3.98～56883ng/g共蹄越了4个污染水平^[18]重污染水平，中等污染水平轻微污染水平和无污染水平。而且我国的多环芳烃(PAHs)土壤污染水平主要是中低污染。

近来研究表明，一些外源化学制剂可通过调节植物体内酶活性或PAHs生物可利用性，进而影响植物吸收积累PAHs^[19]。章贵池。另外，铁氧化物材料对土壤中多环芳烃污染物也可以进行降解。影响土壤中多环芳烃生物降解的主要因素:、温度、电子受体、电子供体以及降解PAHs的微生物 ^[20]

2.课题意义

人们的生活饮食离不开蔬菜，本研究针对蔬菜PAHs污染问题，以人们最常食用的上海青，空心菜，小白菜为研究对象对象，利用前期筛选出的具有PAHs降解性能的功能内生细菌，尝试采用浸种、灌根、喷叶等方式将内生菌定殖到蔬菜体内，借助荧光标记技术，研究其在蔬菜体内的定殖分布，明确其减低叶菜类蔬菜PAHs污染的效能，分析蔬菜中PAHs降解基因的变化和多样性，为污染地区蔬菜安全生产、合理利用污染土壤资源等提供重要依据。

3.应用前景

混合污染土壤中,接菌处理的植物生物量明显高于不接菌处理,其中菲对植物的毒害作用最小,其次是芘,菲芘混合污染的毒害作用最大。接菌种植物处理的多环芳烃去除率要高于单纯植物修复和微生物修复,且明显高于对照处理。种植物土壤中转化酶、多酚氧化酶、脲酶活性明显高于不种植物土壤;种植物的土壤中接菌处理的三种酶活性明显高于不接菌处[21]该研究的前景十分广阔，并且具有很大的实际意义。

参考文献：

[1]俞飞，林玉锁.城市典型工业生产区及附近居住区土壤中PAHs污染特征[J]生态环境，2005,14（1）：6-9

[2] Alkio M, Tabuchi TM, Wang X, et al. Stress responses to polycyclic aromatic hydrocarbons inArabidopsis include growth inhibition and hypersensitive response-likesymptoms[J]. Journal of Experimental Botany, 2005, 56(421): 2983-2994.

[3] Fryer M E, CollinsC D. Model intercomparison for the uptake of organic chemicals by plants[J].Environmental science technology, 2003, 37(8): 1617-1624.

[4] Gao Y, Collins CD. Uptake pathways of polycyclic aromatic hydrocarbons in white clover[J].Environmental science technology, 2009, 43(16): 6190-6195.

[5] Collins C, FryerM, Grosso A. Plant uptake of non-ionic organic chemicals[J]. Environmentalscience technology, 2006, 40(1): 45-52.

加菌否

生物量

体长

茎叶

根部

株高

根长

鲜重

干重

鲜重

干重

生菜

-

菠菜

-

青菜

-

加菌否

茎叶

根

土

生菜

-

菠菜

-

青菜

-

加菌否

茎叶富集系数

根富集系数

传输系数

生菜

-

菠菜

-

青菜

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