翅碱蓬修复盐碱土壤多环芳烃污染的研究

王真 郭长城

摘 要：碱蓬是盐碱化土壤的优势物种之一，在盐碱化土壤的生态修复研究中具有重要的应用价值。本文综述了翅碱蓬在盐碱化土壤污染修复方面的国内外研究进展，总结了翅碱蓬的耐盐特性及耐盐机理，回顾了翅碱蓬应用于有机污染物污染土壤修复的研究，并探讨了盐碱化土壤石油污染修复的难点与热点，为翅碱蓬在滨海盐碱化土壤多环芳烃污染生态修复中的应用提供技术参考。

关键词：翅碱蓬;盐碱化土壤;多环芳烃

中图分类号：X55文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）12-0144-03

Study on Suaeda Salsa （L.） Pall. Remediation of Polycyclic

Aromatic Hydrocarbon Pollution in Saline-Alkali Soil

WANG zhen1 GUO Changcheng2

（1. Binzhou Ecological Environment Monitoring Center of Shandong Province，Binzhou Shandong 256600;2. Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Water Environment， Tianjin Normal University，Tianjin 300387）

Abstract： Suaeda salsa is one of the dominant species in saline-alkali soil， and it has important application value in the research of ecological restoration of saline-alkali soil. This paper reviews the domestic and international research progress of Suaeda salsa （L.） Pall. in the remediation of saline-alkali soil pollution， summarizes the salt tolerance characteristics and mechanisms of Suaeda salsa （L.） Pall.， and reviews the research of Suaeda salsa （L.） Pall. applied to the remediation of soil contaminated by organic pollutants， and discusses the difficulties and hotspots of salinized soil oil pollution remediation， so as to provide technical reference for the application of Suaeda salsa （L.） Pall. in the ecological remediation of polycyclic aromatic hydrocarbon pollution in coastal saline soil.

Keywords： Suaeda salsa （L.） Pall.;saline soil;polycyclic aromatic hydrocarbons

據不完全统计，世界盐碱化土壤面积达10亿hm2。在我国，东至海滨，西至塔里木盆地、准噶尔盆地，从海南岛到内蒙古呼伦贝尔高原，盐碱化土壤均有分布。山东、河北、辽宁等长江以北地区的盐碱化土壤面积达100万hm2。翅碱蓬（Suaeda salsa （L.） Pall.）是藜科（Chenopodiaceae）碱蓬属（Suaeda）一年生草本植物，是肉质化的稀盐耐盐植物，翅碱蓬抗盐碱性强、易繁殖，是一种真盐生植物，是一种改良利用盐碱土壤的首选植物[1]。多环芳烃类化合物（简称PAHs）是指含两个以上苯环的化合物，惰性较强，广泛存在于水土环境中。多环芳烃通过大气、水、食物等途径对人体健康造成威胁，我国土壤多环芳烃污染严重，了解水土环境中多环芳烃的迁移转化与污染状况，开发多环芳烃污染修复的方法具有非常重要的意义。石油开采、运输等生产过程造成的污染是多环芳烃污染的重要来源之一，石油污染改变土壤原有理化性质，阻碍植物根系对水分和养分的吸收与转运，对土壤环境微生物的生存产生影响，并通过食物链危害人体健康。因此，石油污染土壤的修复已成为国际研究的热点问题，但盐碱化土壤由于其高盐环境对微生物有一定的毒害作用，且适宜生长的植物种类有限，因此盐碱化土壤的修复有很多需要克服的难点。

1 翅碱蓬对盐碱化土壤的适应性

翅碱蓬对滨海盐碱地具有明显的改善作用，种植碱蓬的根际土壤有机质与对照组相比增加43%，电导率下降了13%，总氮量增加18%，根际土壤的放线菌和真菌则分别比对照组增加了500%和1 600%，提高了优势菌群的耐盐性[2]。研究表明，翅碱蓬在土壤含盐量介于2.5%～3.0%时均可很好地生长，是盐碱土壤生态修复的首选先锋植物[3]。一定浓度的盐有助于盐生植物生长，但对非耐盐植物的组织和器官的生长和分化起抑制作用。在盐碱化土壤环境中，植物受矿质元素缺乏、离子毒害等因素影响，其生长和生殖受限，严重影响植物正常的生理生化反应，导致植物生长缓慢甚至死亡。但翅碱蓬属于稀盐盐生植物，在盐渍环境下生长发育明显好于非盐渍化环境[4]。

从机理上讲，肉质化是碱蓬适应高盐环境的一个重要方法，翅碱蓬通过肉质化的叶片，保存水分，提高其耐盐程度。促进叶片肉质化、对细胞内离子进行区域化、合成渗透调节物质及增强抗氧化系统能力是碱蓬属植物响应和适应盐碱胁迫的重要途径[5]。翅碱蓬对盐碱土壤的生物修复主要是改善土壤结构、降低土壤盐度和容重、增加土壤孔隙率、增加有机质和总氮，提高土壤微生物和土壤酶活性。管博等研究了种植碱蓬对黄河三角洲重度退化湿地的生态修复能力：种植碱蓬能使重度退化盐碱地的土壤含盐量和Na+含量降低，同时土壤脲酶和磷酸酶活性显著提高，改善土壤肥力[6]。碱蓬在生长过程中能够对钠离子选择吸收，从而显著降低盐碱土壤中的含盐量和碱化度。有研究表明，种植碱蓬3年后，盐碱化土壤的脱盐率可达26.83%[7]。目前，很多地区利用翅碱蓬修复盐碱土壤，应用效果显著。例如，天津市大港盐渍化土壤区翅碱蓬生长状况良好，其土壤修复前后效果对比如图1所示。

2 翅碱蓬对有机污染物土壤的修复

近年来，沿海工业化发展快速，有机污染物通过降雨、地表径流等方式对海岸带区域造成严重的污染。同时，石油开采、加工等生产过程及意外事故导致数量不等的石油废弃物排放到周围土壤，使土壤生态系统受到不同程度的破坏。多环芳烃（PAHs）微量水平就可严重威胁人体健康，致癌、致畸、致变。同时，其会对海岸带生态环境造成不良影响，土壤结构被破坏，有效氮、磷等含量减少，生态系统衰变和退化。

目前用作石油烃污染修复的植物主要有苜蓿、黑麦草和酥油草等非盐生植物。然而，非盐生植物难以适应高盐碱环境。碱蓬则具有巨大优势。翅碱蓬较适用于低浓度石油污染土壤的植物修复。翅碱蓬种子萌发和生长受影响很小，体内SOD、CAT和POD能够快速地提高活性来抵御逆境，并能长时间地保持在一个相对较高的水平，抵御石油毒害。翅碱蓬对石油烃的降解率保持在31.7%～47.9%，对多氯联苯（PCBs）、十溴联苯醚（BDE209）、有机氯农药（OCPs）和多环芳烃均有不同程度的累积吸收能力。

碱蓬对石油烃、PAHs等污染物有较强的耐受性，且可有效吸收PAHs、石油烃等，是盐碱化土壤多环芳烃污染修复的首选植物。秦晓等研究了土壤含盐量对石油污染土壤生物修复的影响，发现生物刺激及生物刺激加生物强化处理均可促使土壤含盐量降低，从而有效提高石油烃的降解率。当土壤含盐量为0.22%（质量分数）时，添加4%菌剂修复3 d时，石油烃降解率达24.98%，当土壤含盐量为0.01%时，生物刺激加生物强化处理28 d后，石油烃的降解率是单纯生物强化的1.1倍，低含盐土壤添加4%菌剂处理下土壤石油烃降解率是高含盐土壤添加4%菌剂处理的1.22倍。低的土壤含盐量更有利于石油烃的降解，由此说明，通过碱蓬吸收降低石油烃污染土壤的盐分含量，更有利于生物方法对污染土壤的修复。

石油污染盐碱化土壤的特点一般是油盐混合污染，具有较大的难度。石油类污染物使土壤颗粒疏水，增加了水洗盐的难度，也抑制了土壤中水溶性营养物质的传递，对植物和微生物的生长不利，另外，当土壤盐度大于3%时，非耐盐微生物的代谢会受到抑制，降低甚至丧失其修复能力，由此说明，单纯的碱蓬修复石油烃污染并不具有优势，受根际效应的影响，植物微生物联合修复优于单一修复技术，是当前发展的趋势。微生物修复是利用土壤中的土著菌或向污染土壤中接种选育的高效降解菌，在优化的环境条件下，加速石油污染物的降解。土壤盐碱化和石油污染会对石油烃降解菌产生双重毒害作用，降低土壤盐碱含量和提高石油烃的生物可利用性是增强微生物修复效果的根本途径。石油烃降解菌的菌剂与有机肥联合修复石油污染土壤的研究表明，有机肥和菌剂（4%处理）的加入可使石油烃降解率达到73%，采用淋洗施肥法修复石油污染盐碱土壤，可明显提高石油烃降解菌的数量和土壤微生物活性，促进土壤中油脂的降解，说明降低盐度、增加有机质等更有利于降解菌对石油烃污染物的降解。

石油烃污染土壤修复有物理法、化学法、生物法等方法。其中，生物法具有降解效率高、生物利用性强、不破坏土壤结构和组成等优点，植物和微生物联合应用是最为广泛的一类生物修复方法。植物-微生物联合修复技术中，植物的作用主要表现为对有机污染物的直接吸收、释放分泌物或活性酶，强化根际微生物，改善土壤条件等，而微生物在降解污染物的同时减轻了其对植物的毒性作用，提高了植物对污染物的耐受性，提高降解效率。植物-微生物联合修复越来越受重视，研究和实践也越来越多。王新新等通过研究石油污染盐碱土壤的翅碱蓬根际细菌多样性，筛选得到耐盐石油烃降解菌戈登氏菌属（Gordonia）、无色杆菌属（Achromobacter）、迪茨菌属（Dietzia）、芽孢杆菌属（Bacillus）和假单胞菌属（Pseudomonas）。

土壤有机污染物修复方法对比如表1所示。

一般功能性微生物无法适应高盐环境，微生物的生长繁殖受到限制，使其失去降解能力。中度嗜盐菌是一类能够适应3%～15%盐浓度环境且具有最佳生长能力的极端微生物类群。中度嗜盐菌（Moderately halophilic bacteria）分布极其广泛，对环境适应能力强，营养要求简单，其在有氧条件下对苯酚有很好的降解效果。随着研究的继续深入，中度嗜盐菌和碱蓬联合修复高盐土壤环境多环芳烃污染的实践和应用也日益得到发展。

3 结论

碱蓬是盐渍化区域土壤的优势种群，对盐渍化区域的重金属污染、有机物污染的修复等都具有重大意义。土壤多环芳烃的污染和修复一直是实践过程中的难点，利用翅碱蓬进行盐碱化土壤多环芳烃污染土壤的修复是重要的生物措施，目前已经取得一些成果。但翅碱蓬与微生物进行联合修复时，其协同机理有待进一步研究。

参考文献：

[1]王遵亲.中国盐渍土[M].北京：科学出版社，1993：325-344.

[2]林学政，沈继红.种植盐地碱蓬修复滨海盐渍土效果的研究[J].海洋科学进展，2005（1）：65-69.

[3]MOR I S，YOSHIBA M，TADANO T.Growth response of SUAEDA SALSA（I）Pall to graded NaCl concentrations and the role of chlorine in growth stimulation[J].Soil Science and Plant Nutrition，2006（52）：610-617.

[4]趙秀芳，张清，王振宇.微地形对天津滨海吹填土土壤理化性质和植被状况的影响[J].土壤通报，2014（2）：281-285.

[5]高世珍，赵兴茹，崔世茂，等.典型持久性有机污染物在翅碱蓬中的分布特征[J].环境科学，2010（10）：2456-2461.

[6]管博，于君宝，陆兆华，等.黄河三角洲重度退化滨海湿地盐地碱蓬的生态修复效果[J].生态学报，2011（17）：4835-4840.

[7]高乃媛，刘宪斌，赵兴茹.石油烃对翅碱蓬生理特性的影响及植物微生物联合降解[J].环境工程学报，2013（4）：1578-1582.