当前的世界环境

介绍

人类使用各种污染物后的环境污染在全世界都造成了关键的环境问题。例如，在伊朗，油田和炼油厂周围的污染土壤和水域变成了重大问题。土壤中的油基污染物可以通过进入食物链或浸出地下水资源（Khan，2005）来威胁人类和动物健康。对现有环境问题的看法导致了许多清洁环境的努力。土壤可以通过化学，物理和生物学方法进行净化。虽然前两种方法是昂贵的，因此适用于高度污染的土壤，但生物方法廉价且有效地从土壤中除去土壤（Leahy和Colwell，1990）。

植物修复是一种相对较新，经济，有效，环保的生物土壤去污方法（Newman和Reynolds，2005）。它将植物和微生物活性结合，降解，转移，停用，降低土壤和地下水污染物的流动性（Cunningham等，1997）。在植物症中使用太阳能显着降低了土壤去污成本（Luepromchai等，2007）。几项研究表明各种植物在消除不同土壤污染物，特别是油衍生物时的疗效。在一项研究中剥去原油污染的沙漠土壤，Diab（2008）分别使用vicia faba，Zea Mays和Triticum aestivum报告的油降解率为62.4％，19.9％和17.6％。Zhang等人。（2010）使用Pharbitis Nil L发现127天的植物修复方法，以减轻油衍生物的浓度，将油衍生物的浓度降低27.7％-67.4％（对照土壤中的10.2％-35.6％）。在另一个研究中，Lu等人。（2010年）向播种前50天播种50天，与对照土壤相比，芘浓度的平均降低28％以上的处理过剩28％。

植物修复需要谨慎选择抗性，优选的天然植物，具有最大的萌发，生长，膨胀和根表面积（Adam和Duncan，2002）。所选择的植物还需要在目标区域中的土壤条件一致，并且有可能在污染情况下完全发展。因此，实验室和温室研究可以比较污染的土壤中不同植物的萌发和生长，并评估它们对污染物浓度的影响对于有助于帮助在农场水平中选择最合适的植物至关重要。以前的石油污染研究和性质目标土壤，我们选择了高粱双子和Hordeum vulgare（以下简称高粱和大麦），用于伊斯法罕石油炼油厂（伊斯法罕，伊朗）的植物污染土壤的植物修复。

材料和方法

土壤采样

从伊斯法罕炼油厂的环境部门获取权限后，在使用全球定位系统（GPS）设备的坐标记录坐标的八个站中，对炼油厂硫回收单元和附近的未受污染土壤进行采样。从0-30cm的土壤中获得样品，并转移到用冰袋覆盖的封闭玻璃容器中的实验室。

虽然以前对油污土壤的伊朗研究主要增加了未受污染的土壤的污染，但在植物修复期间，与来自污染土地的土壤相比，这种土壤将表现出完全不同的行为（Huang等，2005）。因此，目前的研究采样污染区域以确保准确的结果并阐明现有的条件。

测量土壤的物理和化学性质

降低土壤中石油烃浓度的过程的效率在很大程度上取决于土壤的物理和化学性质(Tang et al.， 2012)。在风干土壤样品通过2毫米筛后，进行了一系列重复试验，以评估质地(通过水文测量)、pH值(Thomas, 1996)、电导率(Rhoades, 1996)、有机物(Nelson和Sommers, 1982)、总氮(Bremner和Mulvaney, 1982)、有效磷(Olsen和Sommers, 1982)、和有效钾(Page et al.， 1982)。最后，通过氯化氢中和和氢氧化钠反滴定测定样品的CaCO3当量(Allison和Moodie, 1965)(表1)。

表格1：土壤样品的理化性质

特征	控制土壤	污染的土壤
纹理	桑迪粘土壤土	桑迪粘土壤土
pH值(1:2.5)	7．9	7.3
电导率(ds /米)	1.7	3．2
有机质(%)	0．8	4.7
总氮(%)	0.07	0．9
CaCO3.相等的 （％）	32	25
Available-phosphorus(毫克/公斤)	42	74.
可用 - 钾（Mg / kg）	19.	24

总石油烃(TPHs)浓度的评价

为了测量土壤中的多环芳烃（PAHS）和TPH的浓度，首先使用1：1（v / v）正己烷/二氯甲烷溶剂（150ml）混合物进行24小时（克里斯托弗al。，1988）。之后，将提取的化合物置于旋转蒸发器中，该蒸发器在真空下蒸发溶剂并冷凝样品。然后使用柱色谱法（用硅胶和氧化铝作为吸收剂）纯化样品。通过气相色谱（美国环境保护署，1984）评估PAHS的浓度。根据测量（平均石油烃浓度= 75,000 mg / kg），来自炼油厂附近的区域的土壤样品极为污染（表2）。

表2:被测土壤中多环芳烃(PAHs)和总石油烃(TPHs)的浓度

碳氢化合物		浓度(毫克/公斤)
PAH	萘	45
	Phenantherene	34
	蒽.	6.
	荧蒽	29
	芘	16.
	苯并[k]荧蒽	0.4
	苯并[a]芘	0．7
tph energy		75000

植物修复

污染土壤和对照土壤样品分别倒在直径和高度分别为20和50厘米的花盆中。然后播种高粱和大麦种子，播种深度为1-2 cm。还采用了非种植处理，以排除环境因素对减少油基污染物的影响。

2012年8 - 10月进行了植物修复。每天记录温室最低和最高温度，并根据植物的日常状态浇水，同时防止花盆底部的水分流失。

由于接触根组织的机会有限，在研究的最后阶段进行了收获。播种90 d后，采集根际和非根际土壤样品，测定土壤中石油烃总量、细菌总数和石油降解菌数量。将植株的根和芽分离后，在80°C的烤箱中烘干48小时，并称重。

总数和油降解菌计数

为了确定土壤中的细菌总数，将一根革兰土壤加入到含有9ml 0.9％无菌氯化钠溶液的试管中并彻底摇动。连续稀释（10^-1-10^-8随后进行并转移到培养基中。将培养物在28℃温育48小时，计数成分的菌落（Soleimani，等，2010）。使用相同的方法来计算油脂降解细菌。然而，该时间包括990ml无菌琼脂溶液和CaCl₂_H₂O (0.02 g)， FeCl_3.(0.05克),MgSO_4._7H.₂O（0.2g），k₂HPO_4.（1.00克），NH_4.不_3.(1.00克),KH₂阿宝_4.（1.00克）（pH = 7）。它还含有10毫升过滤的无菌油（来自伊斯法罕炼油厂的新鲜原油）作为碳的唯一源。将25,50,75和100cm的土壤柱和各种稀释液深度的平均细菌数量被报告为每克土壤的菌落形成单位（CFU）。

统计分析

采用两因素(植物和土壤分别为三个和两个水平)和三个重复的全因子试验设计。所有统计分析均在SPSS for Windows 17.0 (SPSS Inc.， Chicago, IL, USA)中进行，显著性水平为0.05。所得平均值采用邓肯检验进行比较。

结果与讨论

结果干物质产量

统计分析显示植物和土壤的类型影响干物质产量。污染和对照治疗之间的干重比较显示，在含石油碳氢化合物的土壤中，高粱和大麦在根系干物质中减少约22％和30％，分别为芽干物质的51％和42％。

高粱的茎干重在对照处理中最高。Barleyandsorghum有至少拍摄和根干重污染的治疗与我们的研究结果(图1).Consistent, Cheema et al。(2009)建议的根和射干物质季下降(分别为29.7%和53.5%)65天后被播种在土壤污染的芘和phenantherene。石油污染土壤中植物生长和干物质产量的减少可以通过石油烃类的存在以及根系生长受到抑制和水分和养分吸收减少来证明(Chaineau, et .， 1997)。

图1：在石油污染和对照土壤的增长三个月的血上和大麦的射击和根系干重[不同的字母（拍摄和小字母转移的大写字母）代表涉及底栖的测试的显着差异（P <0.05）。错误栏arestandard偏差。] 点击此处查看数字

tph energy在土壤中

与未种植处理相比，高粱和大麦可以分别降低污染土壤的TPHs 35%和23%(图2)。这种统计学上显著的差异可以说明两种植物对石油类污染物的修复效果。另一方面，如图2所示，高粱和大麦的石油烃总量较基线水平分别减少了约64%和52% (P < 0.05)。

植被通过不仅通过改善土壤的物理性质而增强有机土壤污染物的降解，而且提高了碳氢化合物的生物利用度，根部渗出物，生长刺激以及油脂降解细菌的活性。因此，对油污土壤的植物修复的研究得到了广泛。Liste和Alexander（2000）检测了九种植物物种在降低芘污染方面的功效。八周后，将芘降低为74％，植物土壤中的74％，倒装土壤中40％。Hutchinson等人。（2001）建议的Cynodon Dactylon和Festuca分别将石油烃的浓度分别降低68％和62％。彭等人。（2009年）结论是，在127天的时间内，Mirabilis jalapa L的植物修复可以消除41％-63％的TPHS.Mean，淡化土壤中的速率低至19％-37％。

上述污染物的降解似乎是由根际土壤微生物活动引起的。Kaimi et al.(2006)发现射线草根际土壤的油浓度比非根际土壤低55%。根际需氧菌数量较高，且与根系生长呈正相关。Agamuthu等(2010)认为麻疯树根际的细菌利用并降解了大量的碳氢化合物。同样，根据我们的研究结果，根际土壤中TPHs的浓度也低于非根际土壤(图3)。

图2:与对照(未种植)处理相比，植物种类对消除总石油烃(TPHs)的影响 点击此处查看数字

图3：用大麦和高粱种植的根际和非根际土壤中总石油烃（TPH）减少的比较 点击此处查看数字

土壤中生物降解细菌的总细菌计数和数量

种植和漂白的治疗具有显着差异的细菌数量和生物降解细菌的数量。以前的研究报告了植物物种存在下的土壤微生物增加（Li等人，2002; Cheema等，2009; Lu等，2010）。种植样品的比较显示，污染的土壤总体细菌计数总是比对照土壤的污染物。此外，在高粱和大麦的根际和大麦的根际看到的生物降解细菌和总细菌数量的最大数量（图4和5）。研究表明，剩余的TPH和土壤中微生物数量之间存在负相关性。事实上，在根际检测到污染的最大减少，其中有大量的土壤微生物种群（Tang等，2012; Tejeda等，2012）。通过增强石油基污染物，增加的石油降解细菌，促进化学分泌物，促进根际植物（Tejeda等，2012）的促进化学分泌物，促进了石油烃中石油烃的降解

图4：含有高粱和大麦的污染和对照土壤无根际和非根际的总细菌计数的比较 点击此处查看数字

图5：含有高粱和大麦的污染土壤根际和非根际的油降晶体总数的比较 点击此处查看数字

结论

目前的研究使用高粱和大麦修复伊斯法罕炼油厂附近土地上的石油烃污染土壤。结果表明，这两种植物对土壤中高浓度的石油烃和有毒物质具有耐受性，即虽然在污染土壤中它们的生长速度减慢，但没有受到抑制。

高粱和大麦能有效降低土壤中石油烃的浓度，降低幅度为52% ~ 64%(比未种植土壤高30%)。未种植土壤污染物的减少可能是由于浸出、吸附、光照下的氧化、蒸发和生物降解。在有植被的土壤中，所有上述过程都伴随着植物吸收和降解污染的能力。此外，根际为细菌的增殖提供了最佳条件，植物种类的存在使土壤微生物数量增加。种植土壤和非种植土壤之间的显著差异表明，选定的植物在消除土壤中石油烃方面具有良好的作用。这是至关重要的，因为即使是很低浓度的有机污染物也会威胁人类健康。因此，在伊斯法罕炼油厂附近地区，推荐使用高粱和大麦来消除石油烃类并改善土壤条件。

致谢

我们感谢纳粹议长纳撒先生（研发单位负责人），以及所有人员，尤其是伊斯法罕炼油厂的Hedayati先生。

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