典型多环人工合成麝香在人工湿地系统中的环境行为及其影响机制

In recent years, polycyclic synthetic musks as an emerging pollutant, with the sewage treatment plant effluent is discharged into constructed wetlands. Polycyclic synthetic musks (HHCB and AHTN) were chosen as tested chemicals in this project. Environmental fate of polycyclic synthetic musks in constructed wetlands was studied. The degradation, absorption and accumulation ability of polycyclic synthetic musks in wetland plant was investigated with hydroponic microcosm experiments. Degradation of polycyclic synthetic musks by wetland microbial was tested by using isotope tracer techniques. Moreover, the influence of changes in microbial populations on degradation of polycyclic synthetic musks was revealed by PCR-DGGE technique. By X- ray, infrared spectroscopy techniques, polycyclic synthetic musk environmental fate in wetland soils were explored from the molecular level. The fate of synthetic policyclic musks was discussed, which will provide scientific foundation for risk assessment of polycyclic musk in contrusted wetlans.

近年来，多环人工合成麝香作为一类新型有机污染物，随污水处理厂出水被排入人工湿地系统。本项目以典型的多环人工合成麝香-加乐麝香和吐纳麝香-为研究对象，围绕多环人工合成麝香在人工湿地系统中的环境行为这一科学问题展开研究。拟借助水培微宇宙实验研究湿地植物对多环人工合成麝香物质的降解、吸收和富集情况；针对湿地土壤微生物对污染物的降解，拟采用同位素示踪技术结合PCR-DGGE技术展开研究，揭示湿地土壤微生物种群变化对污染物降解的影响；通过X-射线、红外光谱等技术，从分子水平探讨多环人工合成麝香在湿地土壤中的环境行为、结合位点等影响机制。为人工湿地技术在去除环境中多环人工合成麝香有机污染物中的应用及降低人工湿地二次污染所产生的生态风险提供可靠的数据支持和理论依据。

多环人工合成麝香(PSMs)是一类普遍存在于环境中的新型环境有机污染物，已受到广泛关注，该项目采用GCMS、XRD、高通量测序等技术，通过水培微宇宙实验、吸附解吸实验和微生物试验，对典型PSMs在复杂多相人工湿地系统（植物-土壤-微生物）中的环境行为进行研究。研究结果显示，芦苇对于污染物的吸收主要集中在根部，因此，人工湿地芦苇根部的处理尤为重要，如果处理不当，PSMs会随物质循环再次进入环境。光照在该实验中对植物根部吸收富集PSMs影响并不明显，对于茎叶部分吸收富集有显著影响。在联合作用条件下，当总浓度达到4mg/kg的时候，植物茎叶在遮光条件下对污染物的吸收富集明显受到抑制。在吸附解吸实验中，实验浓度条件下污染物在湿地土壤上的吸附解吸，通过Origin软件拟合更符合Henry模型。通过动力学模拟认为该类污染物在湿地土壤上的吸附解吸动力学更符合伪二级动力学方程，这说明该类物质在湿地土壤上的吸附解吸过程既包括物理扩散也包括化学吸附，是多个吸附阶段共同作用结果。通过对PSMs吸附解吸前后的土壤进行了XRD测定，结果显示，石英和云母的特征峰发生了明显变化。在微生物降解研究中，单一和联合污染条件下，PSMs的最高降解率分别达到89%和78%。在对微生物群落变化的研究过程中，不同组别间微生物的多样性相差不大，说明在实验浓度下，该物质对于人工湿地微生物群落没有产生较大的影响。总之，该项目的完成，为人工湿地技术在去除环境中PSMs类新型有机物污染物中的应用以及降低人工湿地二次污染积累了经验，具有重要科学指导作用。