蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用

生 态 学 报 2011，31( 5) : 1349—1355 Acta Ecologica Sinica http: / /www． ecologica． cn 基金项目:国家科技支撑计划项目( 2007BAD87B10-05) ; 国家 863 项目( 2006AA10Z427) 收稿日期: 2010-01-26; 修订日期: 2011-01-12 * 通讯作者 Corresponding author． E-mail: sqwei@ swu． edu． cn 蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用 潘声旺* ，魏世强，袁 馨，曹生宪 ( 成都大学环境科学与工程研究所，成都 610106; 西南大学资源环境学院 /重庆市农业资源与环境研究重点实验室，重庆 400715) 摘要:采用盆栽试验法，研究了蚯蚓 ( Pheretima hupeiensis) 在植物修复芘污染土壤中的作用。结果显示，试验浓度 ( 20． 24 321. 42 mg /kg) 范围内，蚯蚓活动促进了芘污染土壤中修复植物黑麦草( Lolium multiforum) 黑麦草的生长，其根冠比明显增大。 添加蚯蚓 72 d后，种植黑麦草的土壤中芘的去除率高达 60． 01% 86． 26%，其平均去除率( 74． 66% ) 比无蚯蚓活动的土壤-植 物系统( 64． 55% ) 提高 10． 11%，比无植物对照组( 18． 24% ) 提高 56． 42%。各种生物、非生物修复因子中，植物-微生物交互作 用对芘去除的平均贡献率( 51． 75% ) 最为突出，比无蚯蚓活动时( 44． 94% ) 提高 6． 81%。说明蚯蚓活动可强化土壤-植物系统 对土壤芘污染的修复作用。 关键词:植物修复;多环芳烃;芘;黑麦草;蚯蚓 Roles of earthworm in phytoremediation of pyrene contaminated soil PAN Shengwang* ，WEI Shiqiang，YUAN Xin，CAO Shengxian Environment Science and Engineering Institute of Chengdu University，Chengdu 610106，China; College of Resources and Environment /Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment in Chongqing，Southwest University，Chongqing 400716，China Abstract: Soil contamination by organic compounds，especially by the petroleum-derived polycyclic aromatic hydrocarbons ( PAHs ) ， is a growing problem with serious environmental consequences． To evaluate the contribution of the soil macrofauna on the dissipation of PAHs in rhizosphere soil，a pot experiment was carried out to investigate effect of earthworm ( Pheretima hupeiensis) on ryegrass ( Lolium multiforum) remedying soils polluted by pyrene in，and roles of biotic ＆ abiotic factors in the process of dissipation of pyrene in soils were estimated． After washing with sterile distilled water，eight adult earthworms ( 7 to 8 cm in length) were added on the top of sample soil of each treated pots at initial experiments，giving ( a) unplanted microbe-inhibited pots with spiked soil ( 0． 1% NaN3 was used to inhibit the microbial activity) ，( b) unplanted pots with spiked soil，( c) planted microbe-inhibited pots with spiked soil ( 0． 1% NaN3 was used) ，( d) planted pots with spiked soil and ( e) planted pots with unspiked soil，and each treatment was established with five replications． Results showed that earthworm activity promoted growth of ryegrass growing in soils at initial concentrations of pyrene ranging from 20． 24 to 321． 42 mg /kg，whose biomass per plant was 15． 65%—21． 32% larger than those in corresponding treatments without earthworm introduced in，and apparently facilitated its root / shoot ratio， which was 20． 44% 24． 24% greater than those in corresponding non-inoculated soils at the end of the experiment． Seventy-two days after earthworms were introduced in，residual pyrene concentrations ( 2． 78 to 128． 53 mg /kg) in vegetated soils were much lower than the respective initial values，and the values varied significantly among treatments． During the experiment，averagely 74． 66% of pyrene was removed from the soils with plantation of grass and incubation of earthworm， which was 10． 11% higher than those with only plantation of ryegrass，and 56． 42% higher than those without plantation of ryegrass and earthworm inoculation． As compared to those treatments with same pollution levels，the contents of pyrene accumulated in plant tissues growing in soils with earthworms were always lower than those without earthworm． Along with the increments of soil pyrene concentrations from 20． 24 to 321． 42 mg /kg，the extractable pyrene in roots and shoots of http: / /www． ecologica． cn ryegrass growing in soils without earthworms increased from 4． 11 to 16． 79 mg /kg and from 0． 87 to 3． 01 mg /kg，while they did from 2． 32 to 11． 17 mg /kg and from 0． 51 to 2． 01 mg /kg when earthworms were introduced in，respectively． Despite incubation of earthworm evidently enhanced the remediation of pyrene in soils，contributions of biotic and abiotic factors to phytoremediation process displayed distinct diversity． Of 10． 11% enhanced removal of the total pyrene，abiotic loss， earthworm accumulation，phytodegredation and microbial degradation accounted for 0． 16%，0． 08%，0． 42% and 2． 64%， respectively． Among all the remedying factors，the plant-microbial interaction was proved to be the primary pathway for pyrene degradation，whether the presence of earthworms or not，which accounted for 51． 75% of the total removal，and was 6． 81% higher than those in corresponding soils without earthworm activity． These findings suggest a feasible way for the establishment of high-efficient phytoremediation of soil PAHs pollution by introducing earthworms into the soil-plant system． Key Words: phytoremediation; PAHs; pyrene; Lolium multiforum; earthworm 多环芳烃( polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs) 是环境中普遍存在的持久性有机污染物，性质稳定、水 溶性差，环境含量逐年上升。在我国，部分土壤 PAHs含量已达到 102—104μg /kg，交通干线、厂矿和城郊附近 甚至高达 106μg /kg［1］。因多数 PAHs具有较强的“三致”效应，严重威胁着土壤的生态安全、农产品质量和人 类健康，修复土壤 PAHs污染已成为环境领域的焦点问题。 与传统修复相比，植物修复投资少、效益高、环境友好，发展潜力巨大。但该技术起步较晚，多数研究 仅限于修复植物的筛选［2-3］或土壤-植物系统的修复效应［4］，在环境因素对修复效果的影响方面，尤其是土壤 动物( 如蚯蚓、线虫等) 对根际修复的强化作用方面研究尚少。事实上，蚯蚓活动不仅能改善土壤的理化性 质、活化微生物生理活性［5］，还能促进修复植物的生长［6］。因生物降解 PAHs 主要在好氧条件下进行［7-8］，蚯 蚓活动引发的土壤-植物系统理化性质、生态功能的改变，尤其是通气状态的改善，能否对植物修复 PAHs 污 染土壤产生促进作用? 相关研究鲜见报道。本研究拟以环毛蚓 ( Pheretima hupeiensis ) 、黑麦草( Lolium multiforum) 为试验，对比研究蚯蚓活动对土壤-植物系统中 PAHs 去除效果的影响，以期为 PAHs 污染土 壤的生态修复提供试验依据。 1 材料与方法 1． 1 试验材料 1． 1． 1 土壤 紫色土，采自西南大学试验农场，无污染史。理化性质: 有机质 22． 3 g /kg，CEC 27． 43 cmol /kg，pH 7. 19， 速效 N、P、K分别为 114． 6、24． 7、94． 8 mg /kg。 1． 1． 2 植物 以 2 周龄黑麦草为试验材料。种子经双氧水处理后，无菌条件下催芽、培养 2 周后备用。 1． 1． 3 蚯蚓 为人工培育的湖北环毛蚓( Pheretima hupeiensis) ，培育方法［9］如下: 风干的牛粪经脱氨、灭菌( 虫) 后，重新 碾碎，以 60 g /kg( 干重比) 的比率与未污染的试验土壤混匀后，分装于底部有滤孔的瓷盆中( 每盆 20 kg) 。母 蚓经双氧水浸润 10 min后，均匀引入培养盆中( 每盆 200 余条) ，( 20 ± 2) ℃、40%田间持水量下室内培育 30 d 后，选择同等大小( 鲜重 0． 5—0． 6 g;体长 7—8 cm) 、无环带个体待用。 1． 1． 4 化学品 芘( Pyr，pyrene) 是一个有代表性的 PAHs，环境中芘的浓度和其它 PAHs 浓度有很好的相关性，且检出浓 度较高。本研究以芘为 PAHs代表物( 购自德国 Fluka公司，纯度 ＞ 98% ) 。 1． 2 试验方法 盆栽试验在温室内进行，试验周期 72 d。土壤采集后，风干、过 3 mm筛。将定量芘( 由设定污染水平、理 论用土量估算) 经丙酮溶解后，均匀洒在约 10%的理论用土量土壤表层。待丙酮挥发后，充分搅拌、过 3 mm 0531 生 态 学 报 31 卷 http: / /www． ecologica． cn 筛; 用等量未污染土壤再次稀释，搅拌、过 3 mm筛。经 9 次稀释、用完所有理论用土量后，制得相对均匀的人 工污染土样。40%田间持水量下平衡 1 周后，测得 6 个污染水平( T0—T5 ) 土样中芘浓度分别为: 0( T0 ) 、20． 24 ( T1 ) 、39． 58( T2 ) 、79． 86( T3 ) 、160． 64( T4 ) 、321． 42( T5 ) mg /kg。试验分为 A、B两组。 A组包括 4 个处理、重复 5 次。①处理 1 ( CK1 ) : 土壤中加入 0． 1% NaN3 ( 抑制微生物活性) ［10］，无植物; ②处理 2 ( CK2 ) :无植物、无 NaN3 ; ③处理 3 ( TR3 ) : 种植物、加 0． 1% NaN3 ; ④处理 4 ( TR4 ) : 种植物、无 NaN3。土壤装盆后( 每盆 2 kg，共计 120 盆) ，除 CK1、CK2外，每盆移栽并保留黑麦草幼苗 12 株。试验期间， 白天室温维持在 25℃，350 umol·m －2·s － 1光照强度下持续光照 16 h，夜间室温控制在 12℃左右;田间持水量维 持在 40% ( 称重补水法) 。 B组中，除每盆添加 8 条蚯蚓外，试验设计、试验条件与 A组相同，没有额外投加食物。试验期间，对照土 样( CK2 ) 中蚯蚓体重较初始引入时平均减轻 15． 03%，各污染水平( T1—T5 ) 下体重生长率与无污染的 T0组 ( － 13． 38% ) 间差异不显著( n = 40，P ＞ 0． 05) ，其它处理( CK1、TR3、TR4 ) 中生长状况与 CK2类似，说明试验条 件适合蚯蚓生长［11］。 样品测定与质量控制 72 d 后采样，土壤、植物组织中芘的提取、净化方法参照文献［12］。蚯蚓组织中芘的提取、净化参照 Johnson［9］方法，略有改进:洗净后活体蚯蚓在去离子水中培养 12 h后，转移到活化硅胶中埋置 48 h，待充分排 净体内杂质后，洗净、用滤纸吸干、称重。液氮真空干燥后，充分碾碎。与 3 倍重量的无水硫酸钠混合，用正己 烷索氏提取 12 h;将提取液浓缩至 1 mL后，用凝胶渗透色谱法( GPC) 进一步去除少量的油脂残余。滤液经旋 转蒸发器蒸干后甲醇定容 2 mL，过 0． 22 μm孔径滤膜后待测。 经上述前处理后，HPLC( Waters600) 测定，DAD 检测器( 波长为 246 nm) 、流动相为甲醇加水( 83 ∶ 17 ) 。 在此条件下，检出限为 54． 2 pg /L，土壤中芘的加标( 外标法、下同) 回收率为 94． 36% ( n = 7，RSD ＜ 6． 58% ) 、 植物组织为 93． 42% ( n = 7，RSD ＜5． 47% ) 、蚯蚓组织为 89． 24% ( n = 7，RSD ＜6． 71% ) 。 1． 4 数据处理 采用 SPSS13． 0 进行 Duncan's多重比较。土壤中芘的去除率( R) 计算式为: R = ( C0 － C t ) × 100% /C0，C0 为初始浓度，Ct为取样时残留浓度。去除因子 i对芘去除的贡献率( Ti，即因子 i 对芘的实际去除量与初始添 加量的百分比) 计算式为: Ti = Ri × 100% /W·C0，其中，R i为因子 i 对芘的实际去除量，W 为土壤质量。很明 显，所有生物、非生物因子的贡献率之和理论上应等于去除率 R。 2 结果与分析 2． 1 蚯蚓活动对植物生长的影响 图 1 展示了 A、B组土壤( 无 NaN3 ) 中黑麦草的生长状况。结果显示，试验浓度范围内，黑麦草在芘污染 土壤中能够正常生长。无蚯蚓活动( A 组) 时，其单株生物量、根冠比与 T0水平( 0． 602 g、0． 321) 间差异不显 著( n = 60，P ＞ 0． 05) ; 有蚯蚓( B组) 时，单株生物量较同一污染水平 A 组间增加 15． 65%—21． 32% ( 平均值 m = 20． 02% ) ，其中，T1—T4水平的单株生物量与 A组间差异显著( n = 60，P ＜ 0． 05) 。根冠比增加 20． 44%— 24. 24% ( m = 22． 08% ) ，与同一污染水平 A组间差异显著( n = 60，P ＜ 0． 05) 。说明蚯蚓活动对芘污染土壤中 植物生长具有一定的促进作用。 2． 2 蚯蚓活动对土壤-植物系统中芘去除的影响 表 1 显示，添加蚯蚓的土壤-植物系统( TR4 ) 中芘的残留量明显低于同一污染水平 A 组: 试验结束时，B 组土壤中残留量与种植黑麦草的 A组( TR4 ) 间差异显著( n = 5，P ＜ 0． 05 ) ; 与无黑麦草生长的 A 组( CK2 ) 间 差异极显著( n = 5，P ＜ 0． 01) 。说明蚯蚓活动促进了土壤中芘的去除。 依照去除率计算式 R = ( C0– C t ) × 100% /C0，可推算土壤中芘的去除情况。结果显示，种植黑麦草的土 壤中芘去除率普遍高于同一污染水平的其它处理: T1—T5范围内，B组土壤( TR4 ) 中平均去除率高达 74． 66% ( 60． 01%—86． 26% ) ; A 组 ( TR4 ) 去除率为 64． 55% ( 51． 28%—79． 64% ) ，而无植物对照组 ( CK2 ) 中仅为 15315 期 潘声旺 等:蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用 http: / /www． ecologica． cn 18. 24% ( 12． 28%—24． 23% ) 。 图 1 不同污染水平下黑麦草的生长状况 Fig． 1 Growth difference of ryegrass grown in soils without NaN3 under different pyrene pollution levels 表 1 不同处理条件下土壤中芘的残留量 Table 1 Residual Pyr in soils under different treatment conditions ( mg /kg) 处理 Treatment 残留量 Residues( mg /kg) T1 T2 T3 T4 T5 A组处理 2 CK2 of group A 15． 34 ± 0． 48Aa 31． 19 ± 0． 89Aa 65． 65 ± 1． 76Aa 135． 42 ± 2． 66Aa 281． 95 ± 3． 24Aa A组处理 4 TR4 of group A 4． 12 ± 0． 21Bb 11． 42 ± 0． 44Bb 29． 51 ± 0． 92Bb 67． 99 ± 1． 81Bb 156． 58 ± 3． 37Bc B组处理 4 TR4 of group B 2． 78 ± 0． 23Bc 7． 16 ± 0． 61Bc 19． 22 ± 1． 42Bc 49． 51 ± 3． 44Bc 128． 53 ± 5． 98Bc 同列数据后不同大、小写字母表示 Duncan's多重比较差异极显著( P ＜ 0． 01) 或显著( P ＜ 0． 05) ; T1—T5为初始污染水平 图 2 不同污染水平下芘的强化去除差异 Fig． 2 Enhanced dissipation rates of Pyr in soils with different pollution levels 相同处理条件下，同一污染水平 A、B 组土壤中芘 的去除率差异反映了蚯蚓活动对土壤芘污染修复效果 的影响程度( 图 2) 。可以看出，不同污染水平下，蚯蚓 活动对芘去除的强化程度也不一样: 中度污染 ( T3 ) 时 强化程度最高 ( 12． 90% ) ，重污染 ( T5 ) 时次之 ( 8. 73% ) ，低污染( T1 ) 时仅为 6． 64%。 2． 3 蚯蚓活动对植物富集芘的影响 基于土壤中残留浓度、植物组织中积累浓度，可推 算植物对芘的根系浓缩系数、茎叶浓缩系数 ( RCFs or SCFs，root or shoot concentration factors) ( 图 3 ) 。可以 看出，随着初始添加浓度的递增，积累浓度逐渐增大，而 RCFs、SCFs则逐渐减小; 相同污染水平下，有蚯蚓作用 时植物组织中的积累浓度、浓缩系数均小于无蚯蚓时。 如 T1—T5范围内，无蚯蚓作用时根系、茎叶部积累浓度为 8． 80 ( 4． 11—16． 79 ) 、1． 84 ( 0． 87—3． 01 ) mg /kg，有 蚯蚓时分别为 5． 42 ( 2． 32—11． 17 ) 、1． 12 ( 0． 51—2． 01 ) mg /kg; 无蚯蚓作用时 RCFs、SCFs 为 0． 40 ( 0． 11— 0. 99) 、0． 09( 0． 02—0． 21) ，有蚯蚓时分别为 0． 34( 0． 09—0． 83) 、0． 08( 0． 01—0． 18) 。 2． 4 蚯蚓对芘去除的强化途径 土壤中芘的去除主要源于各种非生物( 如渗滤、吸附、光解、挥发等) 和生物因素( 如植物代谢、积累、微生 物降解、植物-微生物交互作用等) 的共同作用。如果用 Ta、Td、Tc、Tm、Tpm代表非生物损失、植物代谢、积累、微 生物降解、植物-微生物交互作用在芘去除过程中的贡献率，用 R1、R2、R3、R4代表未添加蚯蚓时 CK1、CK2、 TR3、TR4处理中芘的表观去除率，在不考虑因子间交互作用的情况下，则有: 2531 生 态 学 报 31 卷 http: / /www． ecologica． cn 图 3 植物组织对芘的积累作用 Fig． 3 Pyr in plant tissues as a function of Pyr concentrations in soils RE、SE和 RN、SN分别代表有蚯蚓和无蚯蚓作用时芘在根系、茎叶部的积累浓度，同一污染水平上不同字母表示差异显著 ( P ＜ 0． 05 ) ; RCFs-E、SCFs-E和 RCFs-N、SCFs-N分别代表有蚯蚓和无蚯蚓作用时根系、茎叶部芘浓缩系数 R1 = Ta R2 = Ta + Tm R3 = Ta + Tc + Td R4 = Ta + Tc + Td + Tm + Tpm B组土壤中，因蚯蚓组织对芘的直接吸收作用以及蚯蚓活动对各种生物、非生物因子可能产生的强化去 除作用，CK1、CK2、TR3、TR4中芘的去除率变化可分别表述为: ΔR1 = T e a + Te ΔR2 = T e a + T e m + Te ΔR3 = T e a + T e c + T e d + Te ΔR4 = T e a + T e c + T e d + T e m + T e pm + Te 式中，ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4分别代表添加蚯蚓后 CK1、CK2、TR3、TR4中芘去除率与相同处理条件下 A 组土 壤中去除率差异; Tea、T e c、T e d、T e m、T e pm代表蚯蚓活动所引起的 Ta、Tc、Td、Tm、Tpm变化量，Te代表蚯蚓组织直接吸 收作用对芘去除的贡献率。由不同处理条件下土壤、蚯蚓组织、植物组织中芘含量，得出各修复因子在芘去除 过程中的贡献率( 表 2) 。 与 A组相比，蚯蚓活动使土壤-植物系统( TR4 ) 中芘的平均去除率提高 10． 11%，但蚯蚓组织积累部分仅 占总添加量的 0． 08%，说明蚯蚓的直接吸收作用并不是芘被强化去除的主要途径。试验过程中，非生物性损 失、植物代谢对芘去除的平均强化率仅为 0． 16%、0． 42%，二者也不是强化去除的主要途径。相比之下，微生 物降解、植物-微生物交互作用对芘去除的贡献率变化较大，前者较 A组( 15． 68% ) 提高 2． 64%，后者较 A 组 ( 44． 94% ) 提高 6． 81%，分别占强化去除部分的 26． 16%、67． 28%。 3 讨论 研究表明［4，13-14］，植物-微生物交互作用是土壤-植物系统中 PAHs 去除的主要途径。因植物根系分泌物 的种类、性质、生理活性存在一定的种间差异，其根际降解效应可能也不一样［15-16］; 对污染物的忍耐性、污染 环境中根系活动状态是筛选修复植物的重要参数。本研究中，黑麦草能够在芘污染土壤中正常生长，其单株 生物量、根冠比与对照组间无明显差异，说明黑麦草适合用作芘污染土壤的修复植物［10］。 35315 期 潘声旺 等:蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用 http: / /www． ecologica． cn 表 2 生物、非生物因子在修复芘污染土壤过程中的贡献率 Table 2 Contributions of biotic ＆ abiotic factors to remediation of Pyr in soils 项目 Factors T1 T2 T3 T4 T5 非生物损失 /% Abiotic loss 32． 07 ± 13． 2Ad ( 1． 17) 29． 28 ± 1． 14Ad ( 1． 93) 25． 64 ± 0． 89ABd ( 2． 28) 22． 61 ± 0． 83ABc ( 1． 51) 18． 16 ± 1． 04Bc ( 1． 16) 微生物去除 /% Microbial degradation 210． 23 ± 4． 87Ab ( 14． 46) 182． 62 ± 4． 58ABb ( 27． 53) 152． 25 ± 3． 62Bb ( 37． 61) * 134． 34 ± 3． 33BCb ( 34． 15) * 104． 62 ± 2． 81Cb ( 18． 47) 植物积累 /% Plant accumulation 0． 32 ± 0． 08Ad ( － 0． 08) 0． 24 ± 0． 07ABd ( － 0． 07) 0． 14 ± 0． 01Bd ( － 0． 04) 0． 09 ± 0． 01BCd ( － 0． 02) 0． 06 ± 0． 01Cd ( － 0． 01) 植物代谢 /% Plant degradation 28． 44 ± 0． 97Ac ( 6． 49) 17． 01 ± 0． 82ABc ( 5． 37) 12． 48 ± 0． 29Bc ( 3． 86) 5． 56 ± 0． 22Cd ( 3． 26) 4． 48 ± 0． 11Dd ( 2． 13) 蚯蚓富集 /% Earthworm accumulation 0Ae ( 1． 30) 0Ae ( 0． 98) 0Ae ( 0． 73) 0Ae ( 0． 51) 0Ae ( 0． 37) 植物-微生物交互作用 /% Plant-microbial interactions 525． 30 ± 20． 33Aa ( 42． 89) 482． 40 ± 19． 45ABa ( 71． 88) * 439． 89 ± 7． 36Ba ( 84． 53) * 414． 08 ± 14． 63BCa ( 75． 64) * 385． 51 ± 13． 28Ca ( 65． 17) * 同列数据后不同大写字母或同行数据后不同小写字母表示差异达到显著水平( P ＜ 0． 05 ) ; 括号中数据为添加蚯蚓后该因子对芘的强化去 除率，* 代表强化程度显著( P ＜ 0． 05) ; T1—T5为初始污染水平 试验期间，土壤-植物系统 ( TR4 ) 中芘的平均去除率由 64． 55% 上升至 74． 66%，强化去除率高达 10. 11%。其中，26． 16%的强化部分源于微生物降解; 67． 28%的强化部分源于植物-微生物交互作用。说明 蚯蚓在植物修复土壤芘污染过程中所表现出的强化效应主要是通过植物-微生物交互作用实现的。Schaefer 等［17］认为，蚯蚓活动不仅能提高土壤养分的有效性和周转率，蚓粪中 N、P 成分及其它营养盐对促进土壤微 生物的种群数量的增长、提高其代谢活性也具有重要作用。Singleton［18］等证实，蚯蚓肠道中假单胞菌 ( Pseudomonas) 、乳杆菌 ( Acidobacterium) 以及青霉菌 ( Penicillium) 、毛霉菌 ( Mucor ) 、曲霉菌 ( Aspergillus ) 对 PAHs具有明显的降解作用。本研究也显示: 中等污染水平( 79． 86 mg /kg) 下蚯蚓活动对芘去除的强化效果 最好( 12． 90% ) 。这可能与低污染环境中污染物的生物可利用性较低［16］、高污染时微生物受污染物的毒害作 用、降解活性被抑制［11］有关。 尽管蚯蚓组织积累的芘相当有限( 0． 08% ) ，但蚯蚓活动改善了土壤的理化性质、生态功能［19］，尤其是土 壤中通气状况的改善［20］对促进土壤-植物系统中芘的生物降解至关重要。Mallakin［7］认为，对于具有较稳定 ( 键结构的 PAHs分子而言，充足的氧气供给不仅能促进 PAHs的起始氧化过程，也能间接促进土壤中好氧微 生物生长、强化其降解活性。此外，蚯蚓活动对黑麦草生长的促进，尤其是对其根系生长的促进作用，对扩大 其根际效应范围、强化植物 －微生物交互作用也具有十分重要的作用。 值得注意的是，与相同污染水平下土壤-植物系统相比，添加蚯蚓后芘在植物组织中积累浓度均明显低于 A组( n = 5，P ＜ 0． 05) ，植物积累对芘去除的贡献率也略小于 A 组，这可能与蚯蚓活动促进了土壤-植物系统 对芘的去除、残留浓度较低、可供根系吸收利用的芘资源相对较少有关。该现象也说明，蚯蚓活动能在一定程 度上减少植物组织对污染土壤中芘的积累、降低其生态风险。 References: ［1］ Li X H，Ma L L，Liu X F，Fu S，Cheng H X，Xu X B． Polycyclic aromatic hydrocarbon in urban soil from Beijing，China． Journal of Environmental Sciences，2006，18( 5) : 944-950． ［2］ Manoli E，Samara C． Polycyclic aromatic hydrocarbons in natural waters: sources，occurrence and analysis． Trends in Analytical Chemistry，1999， 18( 6) : 417-428． ［3］ Oleszczuk P，Baran S． Polyaromatic hydrocarbons in rhizosphere soil of different plants: effect of soil properties，plant species，and intensity of anthropogenic pressure． Communications in Soil Science and Plant Analysis，2007，38( 1 /2) : 171-188． ［4］ Child R，Miller C D，Liang Y，Narasimham G，Chatterton J，Harrison P，Sims R C，Britt S D，Anderson A J． Polycyclic aromatic hydrocarbon- degrading Mycobacterium isolates: their association with plant roots． Applied Microbiology Biotechnology，2007，75 ( 3) : 655-663． ［5］ Scheu S． Effects of earthworms on plant growth: patterns and perspectives． Pedobiologia，2003，47( 5 /6) : 846-856． 4531 生 态 学 报 31 卷 http: / /www． ecologica． cn ［6］ Eriksen-Hamel N S，Whalen J K． Earthworms，soil mineral nitrogen and forage production in grass-based hayfields． Soil Biology ＆ Biochemistry， 2008，40( 4) : 1004-1010． ［7］ Mallakin A，Dixon D G，Greenberg B M． Pathway of anthracene modification under simulated solar radiation． Chemosphere，2000，40 ( 12 ) : 1435-1441． ［8］ Brauner J S，Widdowson M A，Novak J T，Love N G． Biodegradation of a PAH mixture by native subsurface microbiota． Bioremediation，2002，6 ( 1) : 9-24． ［9］ Johnson D L，Jones K C，Langdon C J，Piearce T G，Semple K T． Temporal changes in earthworm availability and extractability of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil． Soil Biology ＆ Biochemistry，2002，34( 9) : 1363-1370． ［10］ Gao Y Z，Zhu L Z． Plant uptake，accumulation and translocation of phenanthrene and pyrene in soils． Chemosphere，2004，55( 9) : 1169-1178． ［11］ Bonnard M，Eom I C，Morel J L，Vasseur P． Genotoxic and reproductive effects of an industrially contaminated soil on the earthworm Eisenia fetida． Environmental and Molecular Mutagenesis，2009，50( 1) : 60-67． ［12］ Pan S W，Wei S Q，Yuan X，Cao S X． The removal and remediation of phenanthrene and pyrene in soil by mixed cropping of alfalfa and rape． Agricultural Sciences in China，2008，7 ( 11) : 1355-1364． ［13］ Chen Y C，Banks M K，Schwab A P． Pyrene degradation in the rhizosphere of tall fescue ( Festuca arundinacea) and switchgrass ( Panicum virgatum L． ) ． Environmental Science ＆ Technology，2003，37( 24) : 5778-5782． ［14］ Liste H H，Alexander M． Plant-promoted pyreme degradation in soil． Chemophere，2000，40( 1) : 7-10． ［15］ Yi H，Crowley D E． Biostimulation of PAH degradation with plants containing high concentrations of linoleic acid． Environmental Science ＆ Technology，2007，41( 12) : 4382-4388． ［16］ Siciliano S D，Germida J J，Banks K，Greer C W． Changes in microbial community composition and function during a polyaromatic hydrocarbon phytoremediation field trial． Applied and Environmental Microbiology，2003，69( 1) : 483-489． ［17］ Schaefer M，Petersen S O，Filser J． Effects of Lumbrucus terrestris，Allolobophora cholorotica and Eisenia fetida on microbial community dynamics in oil-contaminated soil． Soil Biology ＆ Biochemistry，2005，37( 11) : 2065-2076． ［18］ Singleton D R，Hendrix P F，Coleman D C，Whitman W B． Identification of uncultured bacteria tightly associated with the intestine of the earthworm Lumbricus rubellus ( Lumbricidae; 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