红树根系分泌物对沉积物的团聚作用及其与多环芳烃降解的关系

Mangroves, the very important ecosystems in China southeast coastal area, have the strong abilities of maintaning eco-system and repairing pollution.PAHs come from the combustion of fuels, such as oil,wood and coal,have the strong carcinogenic, teratogenic and mutagenic effects, which are serious harmful to human health.It is reported that the rhizosphere of mangroves can promote the degradation of PAHs in sediment, but the mechanisms are unknown. Based on the stablility of mangrove sediment aggregates, the study on sediment aggregates induced by mangrove root exduates is proposed in this project. The root exudates of four kinds of mangrove plants in Dongzhai harbor will be analyzed by using the HPLC, GC-MS and Excitation-Emission Fluorescence, and the effects of root exduates on the classification of sediment aggregates and the physical structure, chemical components and microbe constitue and diversity of different size aggregates will be studied. The simulated sediment with PAHs (phenanthrene, pyrene and benzo[a]pyrene) pollution will be used in an pot experiment, which will be established to study the resistance of mangrove root exduates to PAHs contanmination, the effects of PAHs on the microbe constitue and diversity , the characters of PAHs degraders in different size sediment aggregates and the relationships with PAHs degradation. The results of this study will provide useful information about important mechanism of PAHs degradation in mangrove rhizosphere and provide the theory basis of the in-situ repair technology of PAHs in mangroves.

红树林是我国东南沿海具有生态系统维护和污染修复功能的重要湿地系统。石油、木材及煤等燃料燃烧排放的PAHs具有强烈的致癌、致畸和致突变作用，严重危害人类健康。红树植物根际能有效促进沉积物中PAHs的降解，但其机理尚不明确。基于红树林沉积物有稳定团聚性的特点，本研究提出从根系分泌物对沉积物的团聚作用方面开展研究。拟选择海南东寨港四种红树植物，用HPLC、GC-MS和三维荧光法分析其根系分泌物的组成和特点；通过分析根际分泌物对沉积物团聚体分级及各粒级团聚体的物理结构、化学组成和微生物组成和多样性，研究根系分泌物对沉积物的团聚作用；通过盆栽模拟室验研究红树根系分泌物对PAHs的胁迫响应、PAHs对不同粒径团聚体中微生物组成和多样性的影响、不同粒径团聚体中PAHs降解菌的特点及其与PAHs降解的关系。以期揭示红树林PAHs根际降解的重要机制，为发展红树林PAHs的原位修复技术提供理论基础和技术支撑。

红树林是我国东南沿海具有生态系统维护和污染修复功能的重要湿地系统。石油、木材及煤等燃料燃烧排放的PAHs具有强烈的致癌、致畸和致突变作用，严重危害人类健康。红树植物根际能有效促进沉积物中PAHs的降解。目前PAHs的根际降解被认为是微生物-植物协同作用的结果，其中根系分泌物的作用显著，但是对根系分泌物如何作用并激发根际微生物降解的机理尚不明确。.本项目首先分析红树植物的根系分泌物组成及其向沉积物分泌的特征，分析根际沉积物化学、微生物及团聚体特性，研究根系分泌物的贡献；其次研究根系分泌物与PAHs污染的相互作用；进一步分离得到不同粒径沉积物团聚体，分析其微生物特性和PAHs降解；最后探讨红树根系分泌物对沉积物的团聚作用及其与PAHs降解的关系。.研究表明：（1）红树根际沉积物的有机物组成受植物根系分泌物的影响较大，其释放的分泌物主要有烃类、酯类、酚类和有机酸类物质，其中烃类物质占较大比重；（2）根际沉积物表现出与非根际沉积物明显不同的化学及微生物特性，与根系分泌物密切相关：根系分泌物的输入影响了根际沉积物的有机质含量和结构，为根际沉积物提供了易分解有机碳，为微生物的生长提供了丰富碳源，进而使根际沉积物的微生物数量、多样性及酶活性明显高于非根际沉积物；（3）根系分泌物与沉积物中PAHs的降解密切相关：在PAHs污染胁迫条件下，红树根系分泌物的释放增加；同时增加的根系分泌物又促进了PAHs的降解。（4）红树林生长于潮汐淹渍环境下，林下沉积物常处于淹水条件，具有颗粒分散，无结构性的特点，而根系分泌物的输入可以增加其物理结构的稳定性:根际沉积物中大团聚体的含量明显高于非根际沉积物，并且根际沉积物物理结构的稳定性较高。大粒径团聚体的微生物数量及多样性较高，且能加速PAHs的降解。.本研究明确了红树植物根系分泌物如何影响根际沉积物团聚结构、有机质及微生物等特性，并进而促进PAHs降解的过程，为揭示红树植物根际修复污染物的机理提供了创新性思路和结果。