关键词：
聚乙烯微塑料
黑麦草
植物修复
菲
摘要：
植物修复因其操作简单、成本低、环境友好等特点,广泛应用于有机污染物的修复中。近年来,微塑料这种新兴污染物越来越受到学者的关注,微塑料是由大块塑料经过物理、化学和生物等过程破碎形成的。研究发现微塑料表面可以附着有机污染物、重金属以及抗生素等,作为这些污染物转运的载体,与微塑料共存于土壤中,形成复合污染。目前已有学者研究了微塑料与有机污染物的吸附机制相关的内容,并探究了微塑料-有机污染物复合污染对动物遗传、生长发育以及对植物生长的毒性作用。而复合污染影响土壤性质、植物生长情况以及微生物群落结构,这对植物修复有机污染物的修复效果是否会产生影响,目前对于这方面的相关研究较少。本实验探究了微塑料对植物修复有机污染土壤的影响。在种植黑麦草条件下,以两种不同粒径（10μm、1 mm）的原始和老化（60 d）聚乙烯微塑料（PE）及100mg·kg-1菲（PHE）为试材,设置空白对照组（CK）、单一PHE、PE以及PE-PHE复合污染组,探究其对土壤理化性质和酶活性、黑麦草生长和生理指标、植物根际土壤微生物群落结构的影响,进而探究PE对黑麦草修复菲污染土壤的影响。主要结论如下:（1）与1 mm PE相比,10μm PE表面更加粗糙,存在明显沟壑和褶皱,有更大的比表面积和结晶度,吸收峰强度更强,所含碳氧元素也更多。与原始PE相比,老化后的10μm和1 mm PE比表面积分别增加了9.1%、11.0%,被破碎为粒径更小的塑料颗粒,存在明显裂纹,老化后官能团吸收峰强度显著增强,而结晶度无明显变化,暴露于空气中碳元素减少,氧元素增加。（2）与CK相比,单一PHE处理使得土壤p H显著提高了8.9%,土壤CEC和脲酶活性分别显著降低了33.8%、20.1%,其对土壤EC、有机质含量、脱氢酶和过氧化氢酶活性均无显著影响。微塑料进入土壤后,表面会吸附碱金属离子,使得p H升高,由于粒径不同,PE对土壤有机质含量会产生不同的影响,添加单一PE污染降低了CEC,其中1 mm老化PE的CEC降低程度最高,相较CK降低了45.8%,PE显著提高了土壤过氧化氢酶活性和脲酶活性,其中大粒径对其活性的促进作用较强,土壤脱氢酶活性的变化不显著。复合污染协同促进土壤p H值和有机质含量,降低了土壤CEC、过氧化氢酶、脱氢酶和脲酶活性。PE粒径、老化和PHE单一因素均为土壤p H、有机质含量、过氧化氢酶和脲酶活性的主要影响因子,PE粒径和PHE之间存在交互作用影响土壤p H,PE老化和PHE产生交互作用影响土壤EC,PE粒径、老化和PHE各双因素之间产生交互作用影响土壤CEC,但双因素和三因素间对土壤酶活性无交互影响作用。（3）PHE可以刺激植物生长,增加生物量。PE对植物生长存在抑制作用,使其株高、根长、叶长和干重都降低,1 mm PE相较10μm PE对植株的抑制作用更大,复合污染降低了单一PE对黑麦草生长的抑制作用。与CK相比,添加单一1 mm PE加剧了植株的受胁迫程度,使得MDA含量显著提高,与单一PE污染相比,PE-PHE复合污染的MDA含量增加,表明复合污染协同加剧植物损伤。PE粒径、老化和PHE均为影响植物MDA含量的主要因子,PE粒径和老化、PE粒径和PHE之间存在交互作用。与CK相比,添加单一PHE污染,相对降低了黑麦草抗氧化酶活性,添加单一PE污染,使得CAT和SOD活性显著增加,而POD活性相对降低,PE-PHE复合污染相对单一PE污染均降低了抗氧化酶活性。PE粒径、老化和PHE单一因素均为影响植物POD和SOD活性的主要因子,PE老化和PHE单一因子显著影响植物CAT活性,其它因素之间均无交互作用。（4）PE的存在降低了土壤中菲的降解率,其中添加1 mm老化PE的降解率最小,为73.9%,表明PE的存在抑制了黑麦草对菲的修复效果。同时,PE也降低了黑麦草根系和茎叶对PHE的吸收积累,影响植物修复效果。微生物会定殖于PE表面增加微生物群落数,而PHE会对微生物产生毒性作用,PE-PHE复合污染条件下,两者发生拮抗作用,相对单一PE污染使得群落数降低。不同样本在门水平下的优势菌门种类无变化,但改变了优势菌门的丰度,微生物多样性和丰富度也发生变化。对土壤菲降解率进行相关性分析可以看出,土壤p H、CEC、微生物均匀度和芽单胞菌门与土壤菲降解率直接显著相关,土壤p H和CEC越大,土壤菲降解率越低,微生物均匀度和芽单胞菌门丰度越高,土壤菲降解率越高,土壤脱氢酶活性、植物叶长、干重、微生物多样性和丰富度通过影响土壤性质和微生物群落进而间接影响土壤菲降解率。土壤菲降解率和芽单胞菌门丰度显著影响植物对菲的吸收积累,芽单胞菌门丰度越高,菲降解率越高,从而致使植物吸收积累菲含量越低。
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