土壤中多环芳烃的生物有效性研究

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多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocbarons,PAHs)是指含有两个或两个以上苯环,以线状、角状或簇状排列的稠环型化合物。具有难降解性、持久性和“三致”作用,其环境行为、归趋及风险评估越来越受到人们的重视。准确有效的评价多环芳烃的生物有效性是进行风险评价的重要环节。本论文通过室内模拟的方法对土壤中多环芳烃的去除机制进行了初步研究;通过选择一系列的敏感指标,包括蚯蚓、小麦和土壤酶等,对不同污染程度的性质不同的土壤进行了毒性评价,通过不同生物之间和不同指标之间的比较,找出了较敏感的生物指标;分别用羟丙-β-环糊精(hydroxypropyl-β-cyclodextrin,HPCD)和丙酮二氯甲烷对老化时间不同的土壤中多环芳烃生物有效性和总量进行了评价和比较,研究了老化对多环芳烃可提取性和生物有效性的影响。本论文的主要研究结果如下:土壤中多环芳烃的去除途径主要有挥发、生物降解、非生物降解等。土壤中菲和芘都是以微生物降解为主,其次是挥发、化学降解等非生物降解方式。菲的微生物降解、挥发易于芘。菲的HPCD提取态高于芘的HPCD提取态,也说明菲的微生物降解强于芘。土壤有机质含量和多环芳烃自身性质是其去除途径不同的主要影响因素。本论文中选择了不同生物种类的不同指标,包括蚯蚓死亡率和体内抗氧化酶、小麦的种子发芽率、芽长、根伸长、芽鲜重、根鲜重、根和芽中抗氧化酶、土壤酶活性。对于未老化的土壤来说,蚯蚓死亡率、小麦的种子发芽率、芽长、根伸长、芽鲜重、根鲜重是高浓度污染土壤(菲200mg·kg-1+芘200mg·kg-1)的敏感指标,对于低浓度污染土壤(菲2mg·kg-1+芘2mg·kg-1)这些指标不敏感,为了对其毒性准确评价,对蚯蚓、根和芽中抗氧化酶指标(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛、蛋白质)进行了测定。对于蚯蚓、小麦芽、小麦根来说SOD都是最敏感指标,其次为CAT、MDA、蛋白质含量。对于老化30天的土壤来说,蚯蚓死亡率、小麦的种子发芽率、芽长、根伸长、芽鲜重、根鲜重不再是高浓度污染土壤(菲200mg·kg-1+芘200mg·kg-1)的敏感指标,蚯蚓、根和芽中抗氧化酶指标中SOD是敏感指标。三种土壤中菲和芘总量都随着时间的延长而降低,降低速率上呈现出先快后慢的特点。菲下降的程度要高于芘。红壤中总量的浓度最高,黄棕壤次之,黑土最低,与三种土壤中有机质含量大小有关;三种土壤中菲和芘HPCD提取态都随着时间的延长而降低,降低速率呈现出先快后慢的特点。菲下降的程度高于芘。红壤中HPCD提取态最高,黄棕壤次之,黑土最低;三种土壤中菲和芘的总量都明显高于HPCD提取态,从提取效率上看,红壤最高,黄棕壤次之,黑土最低,且菲的提取效率高于芘。所以在对污染场地进行风险评价时,应选择合适的浓度标准,这样才能准确的评估风险大小。
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