典型有毒有机污染物在农作物中迁移规律的研究

来源 :中央民族大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:selena2009
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有机有毒污染物(OTPs)由于具有高毒性,难降解并且可以随食物链在动物和人体中累积、放大从而对人体严重危害的特点,一直以来受到人们的广泛关注。近年来,在社会各界的共同努力下部分有毒有机污染物如OCPs等的排放和污染控制问题已有明显好转,但从全球的污染情况看依然不容乐观。由于有毒有机污染物多具有POPs特性,因此可以在环境中残留极长的时间,对环境和动植物及人体持续造成危害;同时,由于经济全球化的发展,工业进程加快,部分有毒有机污染物如PAHs等依然在全球被大量排放,污染问题严重。因此,对环境中的有毒有机污染物进行持续性的检测和控制依然是是一项严重的挑战。电子垃圾是近年来一类新兴的污染排放源,关于其中的报道大多集中在PCBs,PBDEs等特征污染物上,对于有毒有机污染物如PAHs等的报道相对较少;同时电子垃圾拆解地周边多为农业用地,对于拆解地附近农田中OCPs的污染国内外鲜有报道。本研究针对这一问题,选取中国典型电子垃圾拆解区域附近农田的环境介质为研究对象,报道了浙江省台州市两个典型电子垃圾拆解地附近农田农作物中和周围大气、土壤中两种有毒有机污染物PAHs和OCPs的浓度水平和分布特征,并对农作物吸收环境中的PAHs和OCPs的特征进行了研究,同时讨论了两种有毒有机污染物在农作物体内的传输规律。研究结果表明,浙江省台州市峰江和滨海电子垃圾拆解园区大气中15种PAHs和19种OCPs的浓度水平分别为13.1~22.5 ng·m-3和383~1.49×103 pg·m-3;DDTs和HCHs是大气中OCPs主要污染物,浓度水平分别为42.9~476pg·m-3和34.1~73.2pg·m-3。HCB、七氯,艾试剂,硫丹和氯丹等OCPs在大气中浓度水平较低,但多数具有较高的检出率,值得进一步关注。峰江和滨海两地大气中两种有毒有机污染物浓度水平没有显著性差异。从组成上看,两地大气中PAHs主要以3-4环为主,Phe是其中3环PAHs的主要物质占3环PAHs的80%,Flu和Pyr是四环PAHs中的主要物质分别占四环PAHs的45.2%和35.1%。峰江和滨海大气中DDTs和HCHs在组成上呈现差异性;两地均以p,p’-DDE和y-HCH为大气中主要的DDTs及HCHs异构体,平均占比30%和58%;滨海大气中没有检出p,p’-DDD+o,p’-DDT和β-HCH而这两种物质在峰江大部分大气样品中均有检出。台州市电子垃圾拆解地附近农田表层土壤和根系土壤中15种PAHs浓度水平分别是 155~7.21×103 ng·g-1 和 65.9~9.11×103 ng·g-1,1 9 种 OCPs 浓度水平分别为 34.8~56.2 ng·g-1 和 4.22~1.06×103 ng·g-1,DDTs 和 HCHs 在表层土壤和根系土壤中的浓度水平分别18.0~21.9 ng·g-1和0.811~3.80 ng· g-1、2.88~353 ng·g-1 和 0.382~435ng·g-1;HCB、七氯和硫丹等 OCPs 也在土壤中有较大的检出。根系土壤中两类有毒有机污染物的浓度水平均低于表层土壤。从组成上看,表层土壤和根系土壤中PAHs均以4环为主,Flt是其中4环PAHs的主要物质,平均占比45%。农作物龙葵和芦苇的表层土壤和根系土壤中15种PAHs在组成上呈现显著差异性,表层土壤中5-6环PAHs占比高于根系土壤;而农作物洋芋头的表层土壤和根系土壤中没有发现这一差异。农作物根系土壤和表层土壤中DDTs及其代谢产物组成无明显差异 而在HCH异构体组成上两者呈现显著性差异,根系土壤中没有检出β-HCH和δ-HCH,但这两种物质在表层土壤中有少量的占比。土壤和大气中15种PAHs在构成上没有显著相关性,通过PCA分析发现,大气和土壤中15种PAHs在组成上具有一定差异性,大气中主要以3-4环PAHs为主,Phe和Flu是其中主要的PAHs;土壤中则主要以4环PAHs为主,Flt是主要的物质。大气和土壤中DDTs及代谢产物组成无明显差异,两种介质中组成稳定,转化途径一致。HCHs异构体组成在大气和土壤中呈现一定差异性,HCHs异构体的转化在大气和土壤两种环境介质中不一致。异构体比值结果表明该地区仍存在DDTs和林丹的输入。这说明我国可能存在OCPs大气长远距离的外来源输入。台州市电子垃圾拆解地附近农田1 1种农作物中PAHs浓度水平为29.7~1.95×103ng·g-1,峰江和滨海两地没有明显差异。农作物中浓度水平梯度呈现叶片和根部PAHs水平较高而茎部浓度水平较低,且根部和叶片中PAHs组成呈现显著性差异。叶片是农作物中PAHs浓度水平最高的组织部位,浓度水平最低的组织出现在农作物的可食用部分。OCPs浓度水平为38.2~1.85×103 ng·g-1,其中DDTs和HCHs的浓度水平分别为N.D.~566 ng·g-1和N.D.~197 ng·g-1,农作物可食用部分中DDTs和HCHs浓度水平均较低,不同种农作物各部位中DDTs和HCHs的浓度梯度分布有所不同。农作物根部吸收PAHs主要以3-4环为主,OCPs主要以HCHs为主;农作物根部可以通过表皮阻碍等方式阻碍高环PAHs和DDTs等具有高lg Kow值的有毒有机污染物进入农作物根块(可食用部分)。对于较低lg Kow值的污染物阻碍作用并不明显。位于农作物地上组织部位的叶片是污染物进入农作物的主要途径,相比较其它组织叶片更容易吸收来自大气中的5-6环PAHs,大气中OCPs对农作物地上部分影响较小,这可能是由于大气中的OCPs多来自于长远距离迁移且浓度较低导致的。农作物果实显示了不同于其他组织的吸收特征,说明果实在吸收这两类有毒有机污染物时具有一定的选择性。污染物在农作物体内的传输主要受到污染物分子量或分子结构的影响,3环PAHs更容易在农作物体内传输,大分子量的污染物如HCHs等很难在农作物体内进行传输;同时污染物在农作物根部和叶片中污染物浓度也会影响污染物的传输。
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