邻苯二甲酸酯在土壤—植物系统中的生物有效性研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nazhihudie
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邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters, PAEs)是在工业广泛应用的塑料增塑剂和软化剂,其作用是增大塑料的可塑性和韧性,提高塑料强度。PAEs对动物和人均有毒性。由于人类社会的大量生产和广泛使用,邻苯二甲酸酯已成为地球上最广泛存在的环境污染物之一,在大气、水体、土壤等环境介质中均可检测到邻苯二甲酸酯污染物的存在。现在有机物土壤环境质量标准(GB 15618)仅仅给出一个总量的标准(如DDT具有4种衍生物,土壤自然背景值<0.05mg/kg即为一级标准。),而没有细分某一类污染物下面的各种衍生物、异构体在不同土壤条件下的标准。本研究以江苏地区普遍种植的绿叶蔬菜—上海青(Brassica campestris)为材料,选择了PAEs类的代表性化合物——邻苯二甲酸二正丁酯(Di-butyl phthalate, DBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(Di(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP)为研究对象,在黄棕壤和红壤两种地区性代表土壤培养条件下,研究了在不同土壤类型和不同污染水平下PAEs对植物生长的毒理效应,结合土壤老化试验结果,建立了基于生态学影响的PAEs土壤临界含量。土壤老化试验表明,DBP和DEHP在土壤中的吸附量随着老化时间的增加,呈现开始(0-10 d)老化速率较快,而后(10-30 d)老化速率减小并且老化总量趋于稳定的趋势。DBP和DEHP在黄棕壤上的老化程度要高于其在红壤上的表现;无论是在黄棕壤还是红壤上,在同一种土壤上DEHP的老化程度均高于DBP。盆栽试验结果表明,在红壤上,PAEs对上海青生长有明显的抑制和毒理效应。在红壤上植物体内DBP/DEHP含量(DBP:0.576~2.750 mg/kg;DEHP:9.369~33.256 mg/kg)与土壤污染浓度呈正相关,生物量与土壤污染浓度呈负相关。而在黄棕壤上,上海青的生物量并不随着土壤DBP/DEHP的添加量的升高而变化,植物体内DBP/DEHP的含量(DBP:0.212~0.401 mg/kg;DEHP:0.421~0.490 mg/kg)远低于红壤上的相同污染浓度处理。在黄棕壤上,上海青对DBP/DEHP的BCF值介于0.061~1.041之间;而在红壤上,BCF值均大于1.0(介于1.175-15.695之间),具有一定的生物富集作用。本实验还估算了红壤上DBP/DEHP的临界浓度为6.932-11.718mg/kg,为建立生态效应预警指标提供参考。目前国内外缺乏对农业土壤中,尤其是缺乏对农田土壤—作物系统中PAEs累积特征研究。本研究调查了江苏省沿江地区典型农业区域土壤和作物体内PAEs化合物的含量,研究土壤—作物系统中PAEs化合物的分布特征,初步探讨其污染水平,以期为评价土壤环境质量奠定基础。江苏省沿江地区采样结果表明,DBP和DEHP在全部土壤样品和植物样品中均有检出。DBP的土壤检出浓度在0.305~0.871 mg/kg,平均值为0.462 mg/kg,所有采样点均严重超过美国土壤PAEs控制标准。DEHP的总量在0.012-1.111mg/kg,平均值为0.269 mg/kg,均低于美国土壤PAEs控制标准。总的来看,江苏农业土壤PAEs含量表现为DBP含量普遍较高,而DEHP的含量较低。不同地区土壤中PAEs的含量有差异,各区域ΣPAEs的浓度范围在0.437~0.969mg/kg,无锡地区无论是DBP和DEHP,还是ΣPAEs总量,均高于其他地区。不同土地利用类型土壤中PAEs的含量有差异,按浓度高低排序为:油菜>玉米≈小麦≈大豆。可以看到除种植油菜的土壤PAEs稍高外,种植小麦、大豆和玉米的土壤PAEs含量相近,ΣPAEs均集中在0.5 mg/kg附近。DBP和DEHP在小麦籽粒、秸秆和根部都有检出,两者在小麦籽粒中的浓度最高,分别达到了0.777-2.217mg/kg和0.311~0.818 mg/kg。DBP和DEHP可以由土壤向植物体转移,并在籽粒部分累积。在所有采样点中,DBP的浓度水平整体高于DEHP。DBP在油菜籽中的浓度最高(1.512~3.328 mg/kg),而DEHP在油菜根中的浓度最高(2.487~8.091 mg/kg)。可见,DBP更易向油菜转移,并在籽粒中累积;油菜根部DEHP含量较高,也可能是由于土壤中大量DEHP吸附于根表所致。DBP和DEHP在大豆和玉米根部的浓度最高,含量分别在0.669-2.288mg/kg和0.467-2.241mg/kg之间。其他部位浓度较低,绝大多数位于0.5 mg/kg以下。DBP和DEHP在小麦、油菜、大豆和玉米体内各部分的浓度均较土壤测量值高,可见PAEs具有一定的生物积累性。但具体到不同作物,其累积规律又有所不同。
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