不同有机物料对酞酸酯污染土壤微生物活性的影响(附件)
为了探讨有机物料降低酞酸酯污染农田土壤生态毒理效应，利用酒糟、牛粪和鸡粪作为有机物料，以DBP与DEHP为污染物，进行人工模拟污染土壤，采用室内培养方法，分析两个污染浓度下（50和100 mg/kg干土）土壤微生物生物量碳与基础呼吸的变化特征。结果发现，低污染浓度时生物量碳和基础呼吸相对较高。在供试三种有机物料施用水平下，牛粪与酒糟施用土壤微生物生物量碳与基础呼吸均高于鸡粪施用土壤。在酞酸酯50 mg/kg土壤浓度时，添加酒糟后，生物量碳在第28 d相对最高，基础呼吸在第1 d时相对最高；添加牛粪后，在第7 d时生物量碳和基础呼吸相对最高。在100 mg/kg时，添加牛粪后，在第21 d时，生物量碳和基础呼吸相对最高；添加酒糟后，在第7 d时，生物量碳和基础呼吸相对最高。从微生物生物量与基础呼吸在有机物料添加后的变化看，当土壤浓度为50 mg/kg时，添加酒糟对恢复微生物数量及活性效果最好；当土壤浓度为100 mg/kg时，添加牛粪对恢复微生物数量及活性效果最好。关键词 有机物料，酞酸酯，微生物生物量碳，基础呼吸
目 录
1 引言 1
1.1 酞酸酯简介 1
1.2 酞酸酯在农田土壤中的污染状况 1
1.3 酞酸酯的危害 1
2材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 试验设计 3
2.3 测定指标与分析方法 4
2.4 数据统计 4
3 结果与分析 4
3.1 微生物量生物量碳的变化 4
3.2 基础呼吸的变化 8
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 酞酸酯简介
酞酸酯(Phthalic acid esters, PAEs)，又称邻苯二甲酸酯，是邻苯二甲酸的酯化衍生物[1]，通常由邻苯二甲酸酐与各种醇类之间在酸的催化下发生酯化反应获得：
/
酞酸酯是目前世界上用量最大、使用面积最广的人工合成有机化合物质，主要作为PVC塑料的增塑剂，其含量高达PVC总量的67%，我国总消耗量占全球增塑剂消耗量的80～85% [2] ，其中使用量最多的是邻苯二甲酸二正 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
丁酯(Dibutyl phthalate，DBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(Di(2ethylhexyl) phthalate，DEHP)。
1.2 酞酸酯在农田土壤中的污染状况
酞酸酯在各种制品中依靠氢键或者范德华力与其他分子结合，结合不如共价键紧密，很容易从产品中向外环境释放，进入到到大气、水体和土壤等环境介质中。同时随着国民经济的发展和农业集约化程度提高，PAEs在工业中使用量增加，薄膜覆盖技术被普遍应用，农业土壤中PAEs的污染尤为严重。据估计，全世界PAEs的产量每年可高达数百万t[3]，在土壤、水和大气中能够检出较高浓度的PAEs，甚至超过国家标准，成为地球上最广泛存在的污染物之一。尤其是土壤成为PAEs的主要的汇[4]。广州近郊农田表层土壤中∑16PAEs范围为0.19533.6 mg/kg[4]。河北某典型废旧塑料处置地土壤中∑16PAEs范围为0.51730.1 mg/kg，王昱文等[5]认为污染来源主要与废旧塑料污染有关，农事活动也有重要的影响。张海光等[6]对青岛市典型覆膜作物花生和棉花土壤中的酞酸酯污染状况进行调查，发现四种优控的酞酸酯均存在不同程度的超标，其中DBP的超标倍数在所有采集的土壤样品中均达到110倍以上。
1.3 酞酸酯的危害
酞酸酯进入环境后，不易降解，可进入生态链传递和富集。李彬等[7]对珠江三角洲典型区域农产品进行6种优控污染物检测，发现其中的PAEs成分主要是DEHP、DBP和DOP，含量分别为nd~38.05 mg/kg、nd~6.73 mg/kg、nd~79.86 mg/kg。土壤中的酞酸酯可以被动植物吸收累积，当吸收量超过一定范围，就会产生毒性效应。研究表明，土壤中酞酸酯污染在长时间暴露下，蚯蚓为适应污染环境，会减少觅食，降低代谢强度，导致体重明显下降[89]。相较于土壤动物的研究报道，酞酸酯在植物方面的发现较多。王晓娟等[10]研究不同浓度DBP对拟南芥外植体形态的影响，发现高浓度时，愈伤组织活力显著下降，并发生褐变现象。当酞酸酯浓度为96 μg/kg时，小麦幼苗的过氧化物酶、丙二醛等生理指标表现明显的抗性效应，表明小麦幼苗受到酞酸酯胁迫影响正常的生长代谢[11]。
研究发现，酞酸酯对生态和人体健康存在严重的潜在风险。很多动物实验都证明了酞酸酯是一类致畸、致癌、致突变的环境激素类污染物[12]。美国国家毒理规划署(NTP)的实验报告已经确证大白鼠和小白鼠能通过食物长期吸收 DEHP 均可以引起肝癌[13]。丁瑜等[14]发现在妊娠末期到哺乳期染毒，会引起精子数量和质量下降，尿道下裂，雄性雌性化等异常。Agarwal DK等[15]用DEHP处理成年小白鼠，最终表现为显性致死或致突变;通过志愿者试验显示反复接触小剂量DEHP对人体可能具有后期致突变效应。目前，酞酸酯引起的环境危害已受到世界有关部门及科学家的关注，美国环保局（EPA）和我国环境监测站已将酞酸酯类污染物列入优控污染物黑名单。
1.4 污染土壤的生态表征
微生物生物量和基础呼吸是土壤微生物活性的重要衡量指标，可以敏感地反映土壤污染程度以及污染物的生态毒理效应[1617]。微生物生物量碳、基础呼吸反映土壤健康状况方面的研究很多。Ghosh等[18]用土壤微生物量和基础呼吸等指标来评价坤污染，经过调研发现土壤中坤的生物有效性越高，微生物生物量碳和基础呼吸受到的坤的抑制作用越强。臧逸飞等[19]研究不同施肥方式与土壤肥力的相关性，用土壤微生物量和基础呼吸作为评价指标，发现长期配合施用氮磷肥和厩肥，可以显著提高土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸，提高土壤肥力的效果最好。此外，有机物料能提高土壤肥力和土壤团聚体的稳定性，同时通过影响微生物群落结构和活性加强土壤对酞酸酯有机污染物的缓冲能力，提高土壤自我修复能力[2021]。王艳[22]发现堆肥和秸秆的加入可以提高土壤微生物量和土壤的呼吸强度，对有机磷农药污染土壤的修复有积极的作用。刘媛媛等[23]发现废烟末、甘蔗滤泥、油菜籽油枯的施用均可以显著降低土壤有效态Cd含量,三种有机物料对Cd2+的吸附量大小顺序为:甘蔗滤泥>油菜籽油枯>废烟末。
目 录
1 引言 1
1.1 酞酸酯简介 1
1.2 酞酸酯在农田土壤中的污染状况 1
1.3 酞酸酯的危害 1
2材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 试验设计 3
2.3 测定指标与分析方法 4
2.4 数据统计 4
3 结果与分析 4
3.1 微生物量生物量碳的变化 4
3.2 基础呼吸的变化 8
结论 13
致谢 14
参考文献 15
1 引言
1.1 酞酸酯简介
酞酸酯(Phthalic acid esters, PAEs)，又称邻苯二甲酸酯，是邻苯二甲酸的酯化衍生物[1]，通常由邻苯二甲酸酐与各种醇类之间在酸的催化下发生酯化反应获得：
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酞酸酯是目前世界上用量最大、使用面积最广的人工合成有机化合物质，主要作为PVC塑料的增塑剂，其含量高达PVC总量的67%，我国总消耗量占全球增塑剂消耗量的80～85% [2] ，其中使用量最多的是邻苯二甲酸二正 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
丁酯(Dibutyl phthalate，DBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(Di(2ethylhexyl) phthalate，DEHP)。
1.2 酞酸酯在农田土壤中的污染状况
酞酸酯在各种制品中依靠氢键或者范德华力与其他分子结合，结合不如共价键紧密，很容易从产品中向外环境释放，进入到到大气、水体和土壤等环境介质中。同时随着国民经济的发展和农业集约化程度提高，PAEs在工业中使用量增加，薄膜覆盖技术被普遍应用，农业土壤中PAEs的污染尤为严重。据估计，全世界PAEs的产量每年可高达数百万t[3]，在土壤、水和大气中能够检出较高浓度的PAEs，甚至超过国家标准，成为地球上最广泛存在的污染物之一。尤其是土壤成为PAEs的主要的汇[4]。广州近郊农田表层土壤中∑16PAEs范围为0.19533.6 mg/kg[4]。河北某典型废旧塑料处置地土壤中∑16PAEs范围为0.51730.1 mg/kg，王昱文等[5]认为污染来源主要与废旧塑料污染有关，农事活动也有重要的影响。张海光等[6]对青岛市典型覆膜作物花生和棉花土壤中的酞酸酯污染状况进行调查，发现四种优控的酞酸酯均存在不同程度的超标，其中DBP的超标倍数在所有采集的土壤样品中均达到110倍以上。
1.3 酞酸酯的危害
酞酸酯进入环境后，不易降解，可进入生态链传递和富集。李彬等[7]对珠江三角洲典型区域农产品进行6种优控污染物检测，发现其中的PAEs成分主要是DEHP、DBP和DOP，含量分别为nd~38.05 mg/kg、nd~6.73 mg/kg、nd~79.86 mg/kg。土壤中的酞酸酯可以被动植物吸收累积，当吸收量超过一定范围，就会产生毒性效应。研究表明，土壤中酞酸酯污染在长时间暴露下，蚯蚓为适应污染环境，会减少觅食，降低代谢强度，导致体重明显下降[89]。相较于土壤动物的研究报道，酞酸酯在植物方面的发现较多。王晓娟等[10]研究不同浓度DBP对拟南芥外植体形态的影响，发现高浓度时，愈伤组织活力显著下降，并发生褐变现象。当酞酸酯浓度为96 μg/kg时，小麦幼苗的过氧化物酶、丙二醛等生理指标表现明显的抗性效应，表明小麦幼苗受到酞酸酯胁迫影响正常的生长代谢[11]。
研究发现，酞酸酯对生态和人体健康存在严重的潜在风险。很多动物实验都证明了酞酸酯是一类致畸、致癌、致突变的环境激素类污染物[12]。美国国家毒理规划署(NTP)的实验报告已经确证大白鼠和小白鼠能通过食物长期吸收 DEHP 均可以引起肝癌[13]。丁瑜等[14]发现在妊娠末期到哺乳期染毒，会引起精子数量和质量下降，尿道下裂，雄性雌性化等异常。Agarwal DK等[15]用DEHP处理成年小白鼠，最终表现为显性致死或致突变;通过志愿者试验显示反复接触小剂量DEHP对人体可能具有后期致突变效应。目前，酞酸酯引起的环境危害已受到世界有关部门及科学家的关注，美国环保局（EPA）和我国环境监测站已将酞酸酯类污染物列入优控污染物黑名单。
1.4 污染土壤的生态表征
微生物生物量和基础呼吸是土壤微生物活性的重要衡量指标，可以敏感地反映土壤污染程度以及污染物的生态毒理效应[1617]。微生物生物量碳、基础呼吸反映土壤健康状况方面的研究很多。Ghosh等[18]用土壤微生物量和基础呼吸等指标来评价坤污染，经过调研发现土壤中坤的生物有效性越高，微生物生物量碳和基础呼吸受到的坤的抑制作用越强。臧逸飞等[19]研究不同施肥方式与土壤肥力的相关性，用土壤微生物量和基础呼吸作为评价指标，发现长期配合施用氮磷肥和厩肥，可以显著提高土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸，提高土壤肥力的效果最好。此外，有机物料能提高土壤肥力和土壤团聚体的稳定性，同时通过影响微生物群落结构和活性加强土壤对酞酸酯有机污染物的缓冲能力，提高土壤自我修复能力[2021]。王艳[22]发现堆肥和秸秆的加入可以提高土壤微生物量和土壤的呼吸强度，对有机磷农药污染土壤的修复有积极的作用。刘媛媛等[23]发现废烟末、甘蔗滤泥、油菜籽油枯的施用均可以显著降低土壤有效态Cd含量,三种有机物料对Cd2+的吸附量大小顺序为:甘蔗滤泥>油菜籽油枯>废烟末。
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