《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Co-contamination with PAHs and TEs reduces the metal uptake of
Salix aquatica grandis and increases dissipation
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本研究针对土壤中多环芳烃(PAHs)与痕量元素(TEs)共污染降低植物修复效率的难题，通过可控环境实验揭示PAHs添加使Zn、Cd、Ni迁移性降低35%，导致柳树地上部Pb/Cd积累量下降，同时激活根系过氧化物酶活性。研究成果为复合污染场地的植物修复策略优化提供理论依据。
随着工业活动日益频繁，土壤中多环芳烃（PAHs）和痕量元素（TEs）的复合污染已成为全球性环境难题。欧盟地区约30%的污染场地存在TEs污染，而美国高达40%的废弃地同时受到TEs和有机污染物的复合影响。这种共污染体系不仅通过化学相互作用改变污染物生物有效性，还会产生协同毒性效应，给传统修复技术带来严峻挑战。植物修复技术虽被视为经济环保的解决方案，但当前对木本植物在复合污染条件下的响应机制认知仍存空白。
为破解这一难题，法国勃艮第-弗朗什-孔泰大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表最新研究，以具有显著修复潜力的水生柳（Salix aquatica grandis）为模型，首次系统揭示PAHs/TEs共污染对木本植物修复效能的影响机制。研究人员选取法国Vieux-Charmont工业废弃地两种不同TEs污染程度的土壤（低污染L与高污染H），设置600 mg·kg-1PAHs（菲、荧蒽、芘各200 mg·kg-1）添加组与对照组，通过58天的可控环境培养实验，综合运用土壤溶液监测、生物标志物分析和根系分泌物检测等技术手段，从污染物迁移转化规律和植物生理响应双维度展开系统研究。
关键技术方法包括：1）采用土壤孔隙水采样器监测TEs动态迁移；2）通过GC-MS联用技术定量PAHs消解速率；3）利用紫外分光光度法测定叶片丙二醛（MDA）、总抗氧化能力（TAC）及光合色素含量；4）采用底物特异性酶活分析技术检测根系分泌物中过氧化物酶活性。
3.1. 土壤指标监测
研究发现PAHs添加显著降低Zn、Cd、Ni在土壤溶液中的迁移性，初始阶段分别下降41%、39%和32%。这种抑制效应随时间推移虽有所减弱，但58天后仍保持15%-30%的抑制率。通过主成分分析证实，PAHs通过阳离子-π相互作用改变TEs的赋存形态，但CaCl2提取的有效态含量未呈现同步变化，揭示化学提取法可能低估共污染对生物有效性的影响。
3.2. PAHs在土壤中的消解
共污染土壤（H+PAH）中荧蒽和芘的消解率显著高于单一污染土壤（L+PAH），分别提升8.24%和8.9%。值得注意的是，水生柳种植并未显著促进PAHs消解，暗示微生物降解仍是主要消解途径。
3.3. 植物指标监测
高浓度TEs使水生柳生物量降低4.2倍，叶片数量从第23天开始显著减少。PAHs暴露则引发特异性生理响应：叶绿素a/b含量在共污染条件下降幅达27-36%，叶片MDA含量在H+PAH处理中显著上升32%，表明脂质过氧化损伤加剧。
3.4. 色素含量和生物标志物
抗氧化防御系统呈现动态调节特征，TAC在培养中期（28天）于高污染组提升2.04-2.39倍，至实验末期各组差异消失，反映植物逐步适应污染胁迫。
3.5. 水生柳的根系分泌物
共污染诱导根系分泌模式重构：以二氨基芴（DAF）为底物的过氧化物酶活性在PAHs暴露组提升50-77%，而愈创木酚过氧化物酶活性受TEs抑制下降87%。总酚含量在H+PAH组激增39.6倍，凸显植物通过次生代谢产物分泌应对复合胁迫的防御策略。
3.6. 地上部组织中TEs的积累
PAHs添加使叶片Cd、Pb浓度分别降低20%和67%，Zn总提取量减少31%，但Ni呈现反常积累现象，叶片浓度上升39%。这种元素特异性响应揭示共污染对植物吸收通道的差异化调控机制。
研究结论表明，PAHs通过阳离子-π相互作用固定土壤中的Zn、Cd、Ni等离子，改变其迁移转化行为，进而影响水生柳的富集能力。虽然共污染条件下植物的抗氧化防御系统和根系分泌应答被激活，但TEs的提取效率仍显著受限。该研究首次从污染物界面行为-植物生理响应耦合视角，阐明木本植物在复合污染体系中的适应机制，为优化植物修复技术提供重要理论依据。实践层面提示，在制定污染场地修复方案时，需充分考虑污染物间的相互作用对修复效果的影响，特别是对于长期修复工程，应建立基于污染物交互效应的动态预测模型。
