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壬基酚(Nonylphenol,NP)是常用的非离子表面活性剂,是壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenol polyethoxylates,NPnEO)在环境中的生物降解产物,是一种具有环境雌激素效应的有机污染物,具有内分泌干扰物毒性、生物难降解性及生物积累性。NP的环境行为及其生态毒理效应受到了广泛关注。国内外对NP在水体、城市污泥和沉积物等的污染特征已研究较多,但目前对农田环境中NP的报道极少,对土壤.蔬菜系统中NP的环境行为及其生物有效性的研究几乎还是空白。本论文选择代表性蔬菜基地和NP为研究对象,采用田间调查采样、室内盆栽试验和溶剂萃取试验相结合的方法以及高效液相色谱(HPLC)分析技术,调查研究代表性蔬菜基地土壤和蔬菜中NP的含量水平与空间分布;并采用盆栽试验,探讨不同土壤.蔬菜系统中NP的生物有效性及其迁移分布规律,为NP污染土壤的生物修复和蔬菜食品的卫生安全提供科学依据,促进农业环保和农产品安全的学科发展。
主要研究结果如下:
(1)对深圳、东莞与惠州不同蔬菜基地土壤与蔬菜中壬基酚(NP)和壬基酚一氧乙烯醚(NP1EO)的调查研究结果显示,蔬菜与土壤样品中均检测到NP与NP1EO,以东莞与惠州的检测到的频率较高,深圳市25个蔬菜基地中只有15个基地的土壤样品中均检测到NP和NP1EO。土壤中NPiEO和NP含量的分别在1.39~6.99μg/kg和1.29~6.41μg/kg。蔬菜中NP1EO和NP含量的分别在2.30~6.60μg/kg和2.23~5.66μg/kg。不同城市蔬菜基地的NP1EO和NP含量略有差异,NP1EO和NP平均浓度由高到低次序为:东莞>惠州>深圳,并且土壤中的NP1EO浓度水平略高于NP,但远低于城市污泥与水体沉积物中NP的含量。
(2)种子发芽毒性试验中,不同NP污染水平对油青菜心或萝卜种子的发芽率影响差异不显著。种子发芽指数随着污染水平的提高呈下降趋势,并且不同污染水平的发芽指数之间存在显著差异。不同NP污染水平对油青菜心或萝卜的根伸长均有一定的抑制作用,不同处理之间存在显著差异,并且壬基酚对菜心的根伸长抑制率高于萝卜的伸长抑制率。从总体上看,随着壬基酚的污染水平的增大,根伸长受抑制作用增强。
(3)盆栽菜心和萝卜后,土壤中NP含量均有一定程度下降,菜心与萝卜盆栽结束时(分别为40天与80天),土壤NP的消失率分别为41.58%~64.76%和43.58%~53.56%;随着壬基酚添加浓度的增加,菜心和萝卜茎叶中的NP含量显著增加。菜心茎叶和根系对NP的生物富集系数分别为0.28~0.31和1.31~1.76;萝卜块根对NP的生物富集系数和迁移系数分别0.34~0.37和0.8~1.0。NP向菜心茎叶迁移及滞留在萝卜块根的NP分别高于向菜心根系的累积及向萝卜茎叶的累积,萝卜对NP的富集能力略高于菜心。因此,对蔬菜可食用部分污染风险相应增高,不利于农产品的安全。
(4)不同溶剂(甲醇、二氯甲烷/甲醇(9:1,V:V)、丙酮、二氯甲烷)对土壤中NP的提取效率存在显著差异,以二氯甲烷/甲醇(9:1,V:V)的提取效率为最佳。超声提取法效率高于索氏提取法。随着土壤老化时间的延长,各溶剂对土壤中NP的提取率呈下降趋势。不同土壤(水稻土、菜园土、赤红壤和砂质土)相比,砂质土中的壬基酚提取率最高。