多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是环境中一类疏水性极强的有机污染物,易与土壤有机质牢固结合而沉积于土壤。由于PAHs具有致癌、致畸、致突变的“三致作用”,以及生物蓄积性,可通过食物链传递最终威胁人类健康,因而成为目前土壤修复的一大热点和难点。PAHs从土壤向植物体内迁移过程中,会发生一系列的土壤脱附,植物根表吸附及向植物体内吸收扩散、降解等环境化学行为。此过程主要受实际农耕土壤中其他物质的影响,从而改变其生物可利用性以及它们在食物链中的分布。为了降低污染农耕土壤中生产农作物的安全风险,需要对土壤中可能影响PAHs向植物迁移的重要因素进行系统研究。菲(Phe)是自然界中普遍存在的一种3环结构的PAHs,具有稠环角结构而被用作PAHs研究分析的理论模型。本论文从农业生产实际出发,研究了生物炭、有机酸、有机质和有机肥对土壤PAHs的脱附影响;并探讨了在小麦根表及由菲降解菌在小麦根表建立的细菌生物膜两种生物活性界面上,菲污染物的吸附、降解及向小麦体内的扩散迁移的环境行为。具体研究结果如下:(1)土壤中添加生物炭能够有效地促进菲钝化于土壤中,难以脱附解吸。有机肥的添加也降低了菲的脱附效果,但原因主要是由于有机肥中的微生物实现了对菲的降解。腐殖酸和柠檬酸、苹果酸的添加结果显示它们均能促进菲从土壤中脱附解吸,从而提高菲的萃取效率。(2)在小麦水培体系下,添加柠檬酸和腐殖酸均能够不同程度的促进溶液中菲污染物的降解。而且它们对菲降解菌JM2-gfp在小麦上构建根表细菌生物膜有促进作用,并且增强细菌生物膜的表面疏水性及稳定性,从而利于降解菌生物膜作为生物屏障,通过发挥降解功能,降低或减少菲向植物体内的迁移积累。(3)利用双光子激光共聚焦显微镜和倒置荧光显微镜观察发现,菲在小麦的根和茎部组织中以不同途径进行传输和分布。研究结果表明,菲从小麦根表进入根部组织中以共质体途径向地上部传输,48 h后到达根茎结合部位,再通过质外体途径继续在茎内传输。研究还发现,添加柠檬酸能加快菲向小麦体内的迁移速度,而腐殖酸则会延缓其迁移速度。基于以上结果可以看出,不同有机质成分对菲在根-土多介质界面中的脱附、迁移、降解等环境化学行为的影响差异较大。在植物根表构建降解菌生物膜能改变根表界面上菲的环境化学行为,同时作为一道降解阻控的生物屏障,减少菲向作物体内迁移和积累,有利于提高农产品的安全性。本研究为有效阻控污染农耕土壤中农作物的PAHs污染提供了一定的技术指导,也为污染农耕土壤的生物修复提供了有效方法。