表面活性剂对土壤有机污染物迁移转化的调控作用及机制

调控土壤-植物系统中污染物的迁移积累，在轻污染土壤地区生产安全农产品，修复污染土壤是国内外急需解决的重要问题之一。本项目试图利用表面活性剂对有机污染物生物有效性的影响，先在有机污染土壤中加入微量表面活性剂，以增强吸附固定土壤有机污染物，减少农作物根部及茎叶对其的吸收积累；待农作物收割后，再向土壤中投加一定浓度的表面活性剂，将增强吸附固定转化为增溶洗脱作用，并强化植物-微生物联合修复有机污染土壤。为此，本项目将系统研究表面活性剂增强吸附固定土壤有机污染物的效率、影响因素及生态风险，定量描述表面活性剂存在下有机污染物在土壤固相-溶液、土壤-环境空气间的迁移行为，重点探讨表面活性剂对土壤-植物系统中有机污染物迁移积累的调控机制及预测模型，表面活性剂增强吸附固定-强化生物修复一体化技术的工艺过程及调控原理，试图为土壤污染地区生产安全农产品，拟订经济、高效、安全的有机污染土壤修复技术提供科学依据。

本项目系统研究了表面活性剂对PAHs等有机污染物在土壤-植物/微生物界面间迁移行为的影响及调控机制，试图为土壤污染地区生产安全农产品，拟定经济、高效、安全的有机污染土壤修复技术提供科学依据。取得了一些有价值的创新性成果：.1、探明了表面活性剂增强吸附固定及阻控作物吸收土壤中PAHs的机制及影响因素。阳离子表面活性剂可显著抑制PAHs土-水间的迁移，以及土-气、液-气界面的挥发，有效阻控萝卜、胡萝卜、番茄等作物吸收土壤中的PAHs。.2、探讨了表面活性剂增强土壤吸附固定-洗脱降解PAHs的一体化技术原理，即先在有机污染土壤中加入微量表面活性剂，以增强土壤吸附固定有机污染物，减少农作物对其的吸收积累；待农作物收割后，再投加一定浓度非离子表面活性剂，将土壤上吸附态PAHs增溶洗脱到土壤溶液中，并促进微生物的降解，以同步实现表面活性剂增强土壤吸附固定-阻控植物吸收积累、增溶洗脱降解PAHs的目的。发现阳-非混合离子表面活性剂能协同增强土壤吸附固定PAHs，且更利于后续的增溶洗脱与强化生物修复。.3、阐明了表面活性剂对微生物吸附/降解土壤PAHs的调控作用及机理。首先，表面活性剂可改变细菌细胞表面的疏水性（CSH），增强菌表吸附土壤溶液中的HOCs；如Tween 80可提高Klebsiella oxytoca PYR-1的CSH，细菌对芘的表观吸附系数Kd*增大1.07-1.52倍，从而促进芘的降解。其次，表面活性剂可改变细胞膜的脂肪酸组成，增大不饱和脂肪酸的含量，提高细胞膜的流动性，促进有机污染物向胞内传输。如Tween 80提高细菌胞内不饱和脂肪酸C16:1ω9、C18:1ω9,12和C18:1ω9的含量，增大菲在液相-细胞膜-胞液间的分配系数，改善了细胞内膜和外膜的渗透性，从而促进菲的跨膜过程。第三，表面活性剂可提高细菌电子传递活性及降解酶活性。如Tween 80可使Citrobacter sp. SA01的电子传递链活性提高7.04-7.52倍，从而显著增强了邻苯二酚1,2-双加氧酶(C12)的活性（1.45-1.50倍）；细胞内聚-β-羟基丁酸（PHB）的积累证实了Tween 80可促进菲的胞内代谢。.完成14篇论文，其中发表10篇（SCI收录7篇，2篇online）；组织第一届全国环境界面行为与吸附技术学术会议，4人次在国内外学术会议上做报告；培养3名博士研究生。