通用调理剂对土壤PCB28降解的效果及影响因素研究

靳韬　蒋佳峰　董元华

摘要[目的]明确施用通用调理剂对土壤PCB28降解的影响。[方法]土壤添加2 mg/kg PCB28后，根据不同浓度通用调理剂、有机肥和含水率等设置12个处理，开展培养试验，并于培养0、14、21、28 d采集土样分析PCB28浓度。[结果]施用调理剂能够促进土壤PCB28的降解，其降解率为48.6%，施用有机肥可以继续促进PCB28的降解率至59.8%，并且提高含水率能够进一步提高PCB28的降解率至67.9%。[结论]施用0.4 mg/g调理剂、0.7 mg/g有机肥和提高土壤含水率能够显著提高土壤PCB28的降解率。

关键词土壤；调理剂；PCB28降解；有机肥；含水率

中图分类号S156文献标识码

A文章编号0517-6611（2017）36-0091-03

Abstract[Objective] Effect of soil general conditioner on soil PCB28 degradation was investigated.[Method] 2 mg/kg PCB28 was added to the soil，and culture experiments were carried out with 12 treatments of different concentration of general conditioner，organic fertilizer and water content.Soil samples were collected after culturing for 0，14，21，28 days，and PCB28 concentration was analyzed.[Result] Application of soil conditioner could promote soil PCB28 degradation，and the degradation rate was 48.6%，and together with application of organic fertilizer could continue to promote PCB28 degradation rate to 59.8%，and what's more，increasing soil water content could further improve PCB28 degradation rate to 67.9%.[Conclusion] Application of 0.4 mg/g soil conditioner，0.7 mg/g organic fertilizer and increasing soil moisture content could significantly improve the degradation rate of soil PCB28.

Key wordsSoil；Soil conditioner；PCB28 degradation；Organic fertilizer；Moisture content

多氯聯苯（PCBs）是一类典型的持久性有机污染物（persistent organic），被列为首批需要消减和优先控制的12种持久性有机污染物之一。PCBs具有许多优良物理化学性质，被广泛应用于电力工业、塑料加工业、印刷业和化工行业等领域，由于焚化含PCBs的物质释放到大气中，最后通过沉降作用，大量进入土壤系统，引起土壤环境严重污染，还会严重危害人类健康[1]，例如1968年日本北部九州县发生的震惊世界的被PCBs污染米糠油中毒事件。因此，开展PCB的去除降解研究具有重要的现实意义。

PCB的修复包括物理方法，比如封存填埋法、吸附萃取法、蒸馏汽提法等[2]，以及化学修复方法，化学修复方法主要包括焚烧法、金属还原法、氢化法、硫化还原法、氧化氯化法和光降解法等[3]。在土壤PCB污染修复方面，这些物理化学方法由于其工程量大、成本高，往往无法很好地应用于土壤PCB污染修复。近年来，生物修复方法为土壤PCB降解去除提供了新的方法，主要是通过自然界中动物、植物、微生物将有机污染物降解成CO2和H2O或转化为无毒无害物质[4]。

土壤调理剂是一类新型的土壤改良剂，能够改善土壤的理化性质，调节土壤酸度，进而改善土壤结构，促进土壤养分转化，提高土壤活性养分，促进土壤微生物代谢和生长[5]，进而促进土壤微生物对环境大分子有机污染物的降解[6]。但是，土壤调理剂对土壤PCB降解的效果研究还比较少，相关的影响因素还不清楚，因此，探究不同浓度土壤调理剂对土壤PCB28降解的效果，并分析有机肥和土壤含水量对调理剂影响土壤PCB28降解的影响，以期揭示调理剂对土壤PCB28降解的效果及影响因素。

1材料与方法

1.1试验材料

供试土壤采集于南京江宁农田的表层土壤，自然风干后，粉碎后过2 mm筛，供试土壤基本性质为全氮1.38 g/kg，全磷0.73 g/kg，有机质1.26 g/kg。调理剂是该课题组自主研发的通用型蔬菜地改良剂。

1.2试验方法

1.2.1土壤老化。取一个塑料盆，在盆内垫上塑料薄膜，称6 kg磨好的土壤置于盆内，加入300 mL 40 mg/L的PCB28丙酮溶液，使得添加的PCB28浓度约为2 mg/kg，拌匀后，将土壤放在通风橱中，使丙酮完全挥发。处理后的添加土壤避光放置10 d左右使PCB28老化。称取老化后的土壤样品6份，每份1 g于15 mL棕色玻璃瓶中，加入5 mL正己烷进行超声萃取30 min，离心后取上层清夜1 mL进行GC-ECD测定，确定实际添加浓度，并验证土壤是否拌匀。

1.2.2培养试验。

在容积1L的塑料盆中，添加土壤100 g，并加入1∶1 000稀释后的通用调理剂、植物氨基酸有机肥料和水分，拌匀后培养，共设置12个处理，具体设置见表1。其中，调理剂0.4 mg/g为田间常规施用量，植物氨基酸有机肥0.7 mg/g为田间常规施用量，含水量60%为田间常规含水量。每种处理设置4个平行样，样品于室温下培养，培养期间采用重量法定期补水以保持各处理水分恒定。取样时间设为培养后的第0、14、21、28天。每次取样时，先将培养样品用取样勺搅拌均匀后取出1 g土壤样品置于15 mL棕色玻璃瓶中，用5 mL正己烷超声萃取后，离心取上清液进行GC-ECD测定。

1.2.3色谱分析。采用Agilent 6890 N 气相色谱仪对PCB77进行分析，配备ECD检测器、BD-5毛细管柱（ 30.0 m×0.32 mm×0.25 μm）和自动进样器。色谱分析条件：进样口温度为250 ℃，检测器温度为300 ℃，不分流进样1 μL；使用高纯氦气（99.999 %）为载气，流速为1 mL/min，高纯氮（99.999%）作为尾吹气，流速为60 mL/ min；程序升温过程：150 ℃停留2 min，以10 ℃/ min速率升温到280 ℃，保留1 min；用外标法进行测定。

1.3数据处理采用Microsoft Office 2010 excel進行数据整理和基本运算，采用SPSS 18进行不同处理间差异显著性分析，并采用origin 8.0绘制图形。

2结果与分析

2.1通用调理剂对土壤PCB28降解的影响

前7 d各处理间PCB28降解率差异不明显（图1），14 d后随着培养时间的延长，调理剂处理PCB28降解率明显高于对照，经过28 d培养后，CK中PCB28降解率为35.6%，添加调理剂的T1、T2、T3处理中PCB28降解率分别为43.2%、48.6%和45.2%，都显著高于CK，表明施用土壤通用调理剂能够显著促进土壤微生物对PCB28的降解。

李小龙等[7]研究表明，施用土壤调理剂能够促进微生物的生长，而土壤微生物数量的增加，其代谢酶活性的增加会促进土壤PCB28的降解[8]。该研究发现施用土壤调理剂能够促进土壤PCB28的降解，可能是由于施用调理剂改良了土壤的结构和养分供应，促进了土壤微生物的生长和代谢，进而促进了土壤中PCB28的降解。

2.2有机肥对调理剂降解土壤PCB28的影响

培养28 d后T4处理中PCB28的降解率为38.5%（图2），虽然比CK高，但是与CK之间无显著性差异，表明单独施用0.7 mg/g植物型氨基酸有机肥，对土壤PCB28的降解无显著影响。

在施用0.4 mg/g调理剂的基础下，添加有机肥料处理PCB28降解率显著高于未加有机肥的T2处理（图3），培养28 d后，T2处理PCB28降解率为48.6%，添加1.2 mg/g有机肥T7处理中土壤PCB28降解率为59.8%，比T2处理显著提高23.0%。表明添加有机肥能够协同调理剂进一步促进土壤PCB28的降解。

施用有机肥后会提高土壤有机质含量[9]，土壤调理剂的施用在促进土壤微生物生长的同时，可能会促进其代谢施用的有机肥及产生的有机质，微生物在分泌更多的降解酶来分解有机质的同时，会协同降解土壤PCB28[10]，研究表明施用有机肥能够加强土壤调理剂对土壤微生物对PCB28的降解促进效应。

2.3含水率对调理剂降解土壤PCB28的影响

培养28 d后，20%含水量T8处理中PCB28的降解率为30.7（图4），显著低于60%含水量CK的35.6%和100%含水量T9处理的39.4%，T9处理PCB28的降解率虽然比CK高，但是无显著差异，表明土壤含水量的增加能够促进土壤微生物对PCB28的降解。许妍等[11]研究发现，土壤微生物PCB28降解过程是一个厌氧脱氯过程，厌氧环境有利于微生物对PCB28的降解[12]。该研究中土壤含水率的增加，使得土壤中氧气含量显著下降形成一个厌氧环境，从而有助于土壤微生物厌氧脱氯降解PCB28。

在进一步加入通用调理剂和有机肥后，土壤含水率的增加对PCB28的降解影响效果更加显著，在培养28 d后， 20%含水率T10处理土壤PCB28的降解率为42.9%，60%含水率T6处理为53.6%，100%含水率的T11处理PCB28降解率最高为67.9%，显著高于T10和T6处理。前面的分析已说明含水率对土壤微生物PCB28降解的作用，在同时加入土壤调理剂和有机肥后，在100%含水率处理中，PCB28的降解率进一步提高，已达到近70%，表明联合施用调理剂和有机肥并保持土壤的含水率，可有效促进土壤微生物对PCB28的降解。

3结论

研究通用调理剂对土壤PCB28降解的影响，进一步分析

有机肥和土壤含水率对调理剂作用的影响，并初步分析相关原因，在调理剂对土壤PCB28降解作用方面得到以上结论：

（1）施用通用调理剂能够显著促进土壤PCB28的降解，田间常用0.4 mg/g调理剂施用浓度对土壤PCB28降解促进效果最好。

（2）单独施用有机肥对土壤PCB28的降解无明显影响，但是在结合施用调理剂的基础上，施用有机肥能够进一步促进土壤PCB28的降解，有机肥使用量1.2 mg/g效果最佳。

（3）提高土壤含水率，使土壤处于厌氧状态能够显著促进土壤PCB28的降解，在结合施用调理剂和有机肥的前提下，提高土壤含水率能够更进一步地促进土壤PCB28的降解。

结合该研究的各项数据，施用0.4 mg/g土壤调理剂、0.7 mg/g有机肥，并保持较高的土壤含水率，能够显著促进土壤PCB28的降解，其降解率能够达到67.9%。该研究表明，施用土壤调理剂，并结合施用有机肥和提高土壤含水率等农艺措施，是一种简单易行的PCB28污染土壤的原位修复技术方法。

参考文献

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45卷36期靳 韬等通用调理剂对土壤PCB28降解的效果及影响因素研究