大气CO2浓度升高对土壤中菲归趋的影响:实验原理

全球工业化发展的结果使得对流层大气二氧化碳(CO )浓度从工业文明前的约280 ppm上升至目前的约380 ppm,而且未来很可能会进一步升高。工业化的另一个结果是导致全球化的有机物污染,如持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)。PAHs是一种具有致癌、致畸、致突变“三致效应”的持久性有机污染物(POPs),在环境中不易降解,具有很高的持久性。由于大气沉降、石化产品的生产和使用、固废填埋渗漏、污水灌溉等原因,已造成全球范围内土壤的PAHs污染,而且PAHs难于降解,在土壤中呈不断累积的趋势,在我国不少地方已出现较严重的污染情况,严重影响土壤的生态和生产功能,降低农产品质量,威胁人类健康,大量土地其实已不适合农业或畜牧业生产。

工业化的结果不仅使得对流层大气温室气体如CO 浓度升高,也使得PAHs污染成为全球化的环境问题。那么,CO 浓度升高对土壤中PAHs的环境行为有怎样的影响呢?

实验原理

许多研究表明,大气CO 浓度升高会影响植物生理生化过程,从而改变植物根际环境,进而影响根际土壤的微生物群落组成和功能。大气CO 浓度升高不仅可以促进植物的光合作用进而增加植物的生物量,而且会增加植物同化碳向土壤的输出,从而增加根际土壤微生物的活性和活性炭的含量。一方面,CO 浓度升高会影响植物的生理生化过程,从而影响它们对土壤中PAHs的富集能力;另一方面,CO 浓度升高影响土壤特别是根际土壤的环境条件以及微生物群落组成和数量,从而影响土壤中PAHs的环境过程,如挥发、矿化、迁移、富集等。

14 C同位素标记示踪技术可以准确地跟踪有机污染物在复杂体系(如植物-土壤系统)中的迁移和转化,并且可以准确地定位有机污染物母体及代谢产物在体系中的分布情况,得到准确的降解、矿化速率,为研究有机污染物在天然复杂环境中的迁移、转化、降解等环境过程和相关机制提供了高效合理的手段。

开顶式气室(Open Top Chambers,OTCs)是一种既能模拟气候条件变化又相对便宜、运行经费较低的实验平台。

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