土壤中五氯酚的殘留及其對(duì)根際土壤細(xì)菌組成的影響.pdf

1、五氯酚（Pentachlorophenol，PCP）作為作殺菌劑、除草劑、除蟲劑以及木材防腐劑等，在世界范圍內(nèi)廣泛使用，在我國(guó)，PCP還被長(zhǎng)期用于消滅稻田內(nèi)寄生血吸蟲的宿主釘螺。PCP對(duì)生物體具有廣譜毒性和致突變性，被列為環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測(cè)的持久性有機(jī)污染物之一。雖然多個(gè)國(guó)家已禁止或限制使用PCP，但在土壤環(huán)境中依然能檢測(cè)出微量的PCP，這對(duì)農(nóng)業(yè)和自然生態(tài)系統(tǒng)以及人類健康均會(huì)造成一定的威脅。因此，本文對(duì)PCP在我國(guó)地帶性土壤中的降解規(guī)律，可提

2、取態(tài)和結(jié)合態(tài)殘留的特征以及與土壤性質(zhì)的關(guān)系，黑麥草根際環(huán)境PCP殘留的形態(tài)特征以及與微生物間的相互關(guān)系等展開了研究，為評(píng)估其環(huán)境危害、潛在的生態(tài)安全性以及為有機(jī)污染土壤的植物修復(fù)提供基礎(chǔ)依據(jù)。取得的主要結(jié)果如下:
　　(1)建立了渦旋輔助-液液萃取-氣相色譜法測(cè)定土壤中水和甲醇提取態(tài)PCP的方法。對(duì)PCP水提取態(tài)測(cè)定過程中的渦旋轉(zhuǎn)速、液液體積比、衍生化溶液與萃取劑的體積比等條件進(jìn)行了優(yōu)化，得出:當(dāng)渦旋轉(zhuǎn)速為2000 r/min時(shí)P

3、CP回收率最高，可達(dá)97.4％，重復(fù)性較好;當(dāng)衍生化溶液與萃取劑的體積比為10∶4時(shí)PCP回收率為103％，RSD為0.7％;該方法對(duì)PCP提取測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍較寬，1.25～4000μg/L（R2=0.9999），方法檢出限在0.02μg/L以下，適合于痕量及微量PCP的分析。與傳統(tǒng)液液萃取和固相萃取相比，本方法有機(jī)溶劑消耗量低、操作步驟少，且對(duì)PCP有較高的回收率，可達(dá)96.8％。通過4種不同類型土壤驗(yàn)證，在1和10 mg/k

4、g PCP污染條件下，總回收率分別達(dá)到89.5％～98.9％和88.7％～98.4％，說明本方法可滿足不同類型土壤中不同濃度范圍的水和甲醇可提態(tài)PCP的提取和測(cè)定要求。
　　(2)解析了14C-PCP在我國(guó)13種不同類型土壤中的礦化、殘留動(dòng)態(tài)規(guī)律以及與土壤性質(zhì)的關(guān)系。14C-PCP在土壤中的礦化速率差異巨大，前期快速，后期緩慢，在培養(yǎng)第210 d，總礦化率在6.40％到54.6％之間;最大礦化率與土壤微生物生物量碳、土壤pH值呈顯

5、著正相關(guān)性，而與土壤比表面積、土壤孔隙度、土壤粘粒含量等呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤中水、水+甲醇(1∶1)混合溶液提取態(tài)14C-PCP消減較快，而甲醇提取態(tài)14C-PCP殘留率則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì);土壤中的結(jié)合殘留態(tài)14C-PCP表現(xiàn)出一直增加的趨勢(shì)，到培養(yǎng)第210 d的時(shí)候，占到了總添加量的39.8％～87.5％。逐步回歸分析得出，土壤pH值和微生物生物量碳含量是影響PCP在土壤中結(jié)合態(tài)殘留的主要因素，而土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、腐殖物質(zhì)中

6、富里酸含量、胡敏素含量、土壤比表面積、土壤孔隙等因素是影響PCP在土壤中降解和殘留的主要因素。邏輯斯諦模型相比一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更好地模擬不同土壤中14C-PCP的消減行為和殘留半衰期，經(jīng)計(jì)算，土壤中可提取態(tài)和總殘留態(tài)的半衰期分別為7.1～111.8 d、長(zhǎng)達(dá)數(shù)百天到數(shù)十年之久，其在土壤中的穩(wěn)定性和生態(tài)安全性應(yīng)引起更大的關(guān)注。
　　(3)揭示了土壤腐殖物質(zhì)中14C-PCP結(jié)合殘留態(tài)的分布規(guī)律和動(dòng)態(tài)變化特征。結(jié)果顯示，14C-PCP結(jié)

7、合殘留態(tài)在富里酸和胡敏酸中表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，而在胡敏素中不斷累積，殘留量為胡敏素＞富里酸＞胡敏酸。逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，14C-PCP在富里酸中的殘留主要由土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量及田間持水量決定;在胡敏酸中的殘留由胡敏素、粘粒含量及金屬氧化物無定形鐵決定;胡敏素中的殘留由土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤顆粒比表面積及田間持水量等因素決定。14C-PCP結(jié)合殘留態(tài)在胡敏素中的累積趨勢(shì)符合微生物降解有機(jī)污染物質(zhì)的Components模型，隨著“老化

8、”時(shí)間的延長(zhǎng)，生物和化學(xué)活性最低的胡敏素中PCP結(jié)合殘留態(tài)增加，為其進(jìn)一步降解帶來困難。
　　(4)研究了13C-PCP在黑麥草根際和非根際土壤中的殘留、歸趨及其對(duì)土壤細(xì)菌組成的影響。黑麥草根際顯著促進(jìn)了PCP污染土壤的修復(fù)，修復(fù)作用包括“活化”和“固定”兩部分。根際環(huán)境中13C-PCP的可提取殘留態(tài)（水提取態(tài)和甲醇可提取態(tài)）以及總殘留態(tài)都顯著的低于非根際土壤，13C-PCP在根際的消減率達(dá)91％以上，而非根際中僅為30％;然而活

9、性較低的結(jié)合殘留態(tài)PCP在根際土壤中高于非根際土壤，可見根際既促進(jìn)了PCP的降解也增加了其形成更穩(wěn)定的結(jié)合殘留態(tài)。施肥處理，增加了水可提取態(tài)的消減，對(duì)甲醇可提取態(tài)和結(jié)合殘留態(tài)的影響不顯著。通過高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)一步得出，PCP脅迫引起了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的改變，而植物和施肥措施可緩解這種脅迫。PCP污染土壤中，耐受菌相對(duì)豐度增大;而在黑麥草根際環(huán)境中，一些污染物降解菌的相對(duì)豐度顯著增大;微生物群落結(jié)構(gòu)的改變，也影響到可提取態(tài)和結(jié)合殘留態(tài)的