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本研究调查了苏北南通典型污染土壤的DDT残留现状,明确了该植棉区土壤DDT污染的主要来源,并通过人工模拟暴露、实验盆栽等手段,系统研究了五氯苯(QCB)、六氯苯(HCB)、α-HCH、γ-HCH、p,p-DDE和p,p-DDT等持久性有机氯农药以及其降解产物在农业生态系统主要介质.蔬菜界面迁移过程的规律以及环境因素对这些界面过程的影响,主要包括大气.蔬菜叶片界面过程、土壤-大气-蔬菜叶片界面过程和土壤.块茎(胡萝卜)界面过程,获得的主要结论如下:
1.南通棉地土壤表层和亚表层中DDT有较高的残留,平均浓度高达190 ng g-1,以p,p-DDE为主,占DDTs的68%。约74%的棉地土壤受到中度污染,高达10%的棉地土壤受到重度污染。三氯杀螨醇的使用是导致棉花地土壤中DDT有较高的残留的主要原因。在棉花地土壤中DDT的残留中,约80%源自三氯杀螨醇的使用带来的DDTs杂质,20%源自历史上DDT施用的老化残留。
2.吸附-消减动力学实验表明,蔬菜对大气中有机氯农药响应迅速,吸附到蔬菜表面的有机氯化合物有部分将重新返回大气,该过程分为快速消减和慢速消减两阶段;而另一部分将长时间残留在蔬菜叶片中,残留率的高低因有机氯化合物的理化性质、蔬菜品种差异的不同而存在明显的差异。
3.当1gKOA<9(KOA为化合物的辛醇-大气分配系数)时,有机氯化合物在大气-蔬菜界面上的分配为平衡分配过程,分配过程与蔬菜的比表面积无显著相关关系;而当1gKOA>9时,化合物在大气-蔬菜界面上的分配为大气供应限制的分配过程,从而导致该类化合物在蔬菜中的富集与蔬菜的比表面积呈显著正相关关系。
4.有机氯化合物的辛醇-大气分配系数能够很好地预测其在大气-蔬菜界面迁移过程,吸收速率常数、消减速率常数、生物富集因子、质量迁移系数等界面过程的参数与有机氯化合物的辛醇-大气分配系数呈显著的相关关系。
5.1gKOA高有机氯农药在大气-蔬菜界面上的迁移更容易受到温度的影响。
6.辛醇-大气分配系数通过影响土壤-大气界面的迁移以及大气-蔬菜界面的迁移而影响土壤-大气-蔬菜界面的迁移。土壤类型将对有机氯化合物在土壤-大气-蔬菜界面的迁移过程产生显著的影响,根本原因是土壤有机质含量以及容重的差异导致有机氯化合物的挥发存在显著差异,这种差异在土壤中有机氯农药浓度很高时尤其显著。
7.有机氯农药的水溶解度(或辛醇-水分配系数)决定了其在土壤中的扩散能力,因此控制着有机氯化合物在土壤-蔬菜(块茎)界面上的迁移过程。α-HCH和HCB在土壤-胡萝卜界面上的扩散迁移要远大于p,p’-DDE和p,p’-DDT,从而导致胡萝卜中α-HCH和HCB的浓度是p,p’-DDE和p,p,-DDT中的几倍到十几倍。土壤中有机质含量将显著影响有机氯化合物在土壤.胡萝卜界面上的扩散迁移,一般而言,随土壤有机质含量的增加,有机氯化合物在土壤-胡萝卜界面上的扩散减小。