[发明专利]探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法

说明书

本发明公开了探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法，本发明通过构建水培实验体系，测定了各处理组中的芦苇生长特性、细菌细胞密度(OD600)、常规水化参数(COD、NH₄‑N)以及菲含量，采用扫描电镜‑能谱仪(SEM‑EDS)对芦苇根表铁膜进行表征，并分析根表铁膜对菲降解的影响。研究结果表明：不同结构的酚类根系分泌物作用下，菲的去除效果不同，其中双羟基结构的酚类根系分泌物在对菲的降解过程中表现较为出色。酚类根系分泌物的存在可以促使根表铁膜中Fe的含量增加，对根表铁膜的形成具有促进作用，进而促进根表铁膜对菲的吸附。

技术领域

本发明涉及酚类根系分泌物技术领域，具体为探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法。

背景技术

多环芳烃是一类由两个或两个以上稠合苯环结构组成的化合物，是持久性有机污染物的典型代表，在类物质中，菲是一种相对简单的低分子量非直线式多环芳烃，由三个苯环组成，呈弯接方式排列，具有“湾区”和“K区”，由于菲具有独特的化学结构，使其与多环芳烃的致癌性密切相关，因此，菲成为多环芳烃污染研究中的模式化合物。菲在我国多环芳烃污染的水体和土壤含量中所占比重较大，此外，它还具有沸点高、熔点低、可生物利用性及难降解等特点，使菲在治理多环芳烃污染土壤和水体中的重点和难点。许多科学家利用菲作为模式化合物来研究多环芳烃的毒性、降解路径和机制，以及影响其生物利用率、生物降解潜力和降解率的因素。

植物的根系在生长过程中会不断被动或主动地向根际释放各种生物化学物质，这些化合物被称为根系分泌物。根系是连接植物和根际微生态环境的纽带，根系分泌物对植物的主动适应性和抵御污染物胁迫能力具有重要意义，是保持根际微生态系统活力的关键因素之一。研究结果表明，根际环境中有机污染物的加速分解和矿化作用与根系分泌物在根际中发挥的作用密切关系。根系分泌物已被相关研究证明可以促进根际微生物的生长代谢、更好地协调根际微生物种群数量及增强根系微生物的活性。已有报道证实，植物与根际微生物之间的协同作用可以加速促进多环芳烃的去除，因此，研究多环芳烃胁迫后植物的生理、物化特性变化和根系分泌物组成成分的变化对有机污染物在根际环境下的去除具有重要意义。

根系分泌物中的酚类化合物可作为微生物活性调节剂，能有效地吸引土壤微生物，在植物-根际微生物的相互作用中发挥关键作用，并能促进多环芳烃等苯系物的生物降解。Toyama等人发现紫萍根部能够释放出100多种酚类化合物进入根际环境，进而明显影响根际微生物的群落结构，促进根际多环芳烃的生物降解。Toyama等的实验还发现了芦苇根系分泌物中的酚类物质为根际环境中分枝杆菌的生长提供了碳源，而分枝杆菌对芘、苯并芘的降解具有促进作用。Hoang等的研究发现紫萍根系会释放大量含酚分泌物来刺激特定功能的根际菌群的生长，从而促进多种酚类化合物的降解。A等研究表明，芦苇根系释放的酚类根系分泌物能够提高根际环境中酚类降解菌的代谢活性，从而促进多环芳烃的生物降解。由此可见，湿地植物可以通过产生酚类根系分泌物营造出一个有利于多环芳烃降解的根际环境，而天然物质酚类根系分泌物与菲具有相似的苯环结构易实现特异性降解，既对目标污染物具有高度针对性，又不产生二次污染，很可能是诱导多环芳烃共代谢生物降解的理想底物。

为实现有效去除水体中存在的多环芳烃污染物的目的，本研究以环境中常见多环芳烃的菲作为目标污染物，以湿地植物主要活性成分的对羟基苯甲酸、对香豆酸、咖啡酸、阿魏酸作为代表性酚类根系分泌物，通过水培实验，分析酚类根系分泌物影响下植物生长特征及污染物的降解去除情况，研究酚类根系分泌物介导下菲的降解规律；利用扫描电镜-能谱仪等表征技术研究铁膜的形成及作用机制，研究根表铁膜的形成对污染物净化的影响，为解决湿地环境的多环芳烃污染提供合理的防治和修复措施。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

探索酚类根系分泌物对菲去除效果及根表铁膜形成方法，包括以下步骤：