农田土壤中六溴环十二烷的污染过程以及生物修复方法研究进展

六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane,HBCD)是一种广泛使用的添加型阻燃剂,其具有持久性、生物积累性、生物毒性以及可远距离迁移性等特点。HBCD不会直接施用于农田土壤,但会随着一系列的环境行为进入其中并被土壤有机质吸附,使土壤成为HBCD的"汇"。土壤中的微生物和植物等生物活动会使HBCD进入生物链并对人类健康造成威胁。土壤生物修复方法具有修复成本低、操作简单、高效安全等特性,符合农田土壤绿色发展的目标导向,越来越多地被应用到土壤修复当中。本文重点阐述了农田土壤中HBCD的污染过程,包括污染源、环境行为,并对HBCD的生物修复方法进行了总结分析,以期为农田土壤中HBCD的高效阻控以及污染土壤的绿色修复提供有益参考。     

环境中六溴环十二烷的研究现状与展望

六溴环十二烷(HBCDs)是一类溴化脂环烃化合物,作为添加型含溴阻燃剂被广泛应用于聚苯乙烯泡沫、室内装潢纺织品和电子产品等领域。由于HBCDs具有广泛的使用性和生物累积性,因此现已成为环境中广泛存在的污染物,可能会对人体产生潜在的危害。从HBCDs的理化特性和毒理学特征、环境命运和路径,在环境中的浓度水平,以及时间、空间趋势和分析方法等方面进行了综述。     

六溴环十二烷对斑马鱼的甲状腺激素干扰效应研究

作为添加型阻燃剂,六溴环十二烷(HBCDs)广泛存在于环境介质及生物体内。为研究HBCDs饲料长期暴露对斑马鱼的甲状腺激素干扰效应,设计HBCDs饲料暴露剂量为0、10、100、400 ng·g-1,对斑马鱼成鱼进行为期56 d的长期暴露,以其肝脏组织中三碘甲腺原氨酸(T3)、四碘甲腺原氨酸(T4)、游离三碘甲腺原氨酸(FT3)和游离四碘甲腺原氨酸(FT4)含量及T3/T4比值作为生物标志物,评价HBCDs饲料长期暴露对斑马鱼肝脏组织甲状腺功能的影响。结果表明,HBCDs对斑马鱼体内T3和T4具有明显抑制作用(P0.05),随着HBCDs暴露浓度的增加,T3和T4的含量水平呈现下降趋势;在中浓度组(100 ng·g-1)和高浓度组(400 ng·g-1),HBCDs对FT3和FT4具有显著性抑制作用(P0.05);随着HBCDs暴露浓度增加,T3/T4的比值呈现升高的趋势,表明HBCDs可诱导T4转化为T3。研究表明,HBCDs对鱼类具有甲状腺激素干扰效应,从而影响鱼类的生长发育。     

六溴环十二烷(HBCD)和Cu2+单独与联合暴露对海水小球藻的毒性作用

为探究典型溴化阻燃剂六溴环十二烷(HBCD)和重金属Cu²⁺对海水小球藻(Chlorella salina)的毒性作用,本研究测定HBCD和Cu²⁺单独和联合暴露96 h后小球藻的细胞密度、Chla含量和叶绿素荧光的变化情况。结果表明:单独暴露下,HBCD处理组藻细胞密度与对照组相比显著下降,其中500μg·L^-1 HBCD处理组抑制率最高(32.99%),Chl a含量和Fv/Fm则与对照组无显著差异;Cu²⁺处理组中,96 h-EC₅₀分别为637μg·L^-1(细胞密度)和541μg·L^-1(Chl a含量),Chl a含量对Cu²⁺的敏感性高于细胞密度,海水小球藻的生长受到明显抑制且呈剂量-效应关系,1 260μg·L^-1和2 000μg·L^-1 Cu²⁺处理组中Fv/Fm分别显著降低24.24%和32.32%;HBCD和Cu^2+<...     

六溴环十二烷短期暴露对红鳍笛鲷幼鱼甲状腺激素T3和T4含量的影响

为研究六溴环十二烷(HBCD)短期暴露对红鳍笛鲷的甲状腺素干扰效应及相关机理,实验室条件下分别将红鳍笛鲷幼鱼暴露于3个不同浓度的HBCD(8.6、43.0、215μg·L-1)溶液中24、48、96 h后,以肝脏和脑组织中三碘甲腺原氨酸(T3)和四碘甲腺原氨酸(T4)含量及T3/T4比值为生物标志物,评价HBCD短期暴露对红鳍笛鲷肝、脑组织甲状腺功能的影响。结果表明,HBCD对红鳍笛鲷幼鱼肝、脑组织甲状腺具有明显的干扰作用,且8.6、43.0μg·L-1浓度暴露下对T3、T4含量以诱导作用为主,215μg·L-1浓度暴露下短时间内表现为极显著的诱导作用(P0.01),随暴露时间延长则表现为极显著的抑制作用(P0.01)。此外,HBCD暴露过程中,肝组织T3/T4比值均极显著低于对照组(P0.01),且呈明显的时间-效应和剂量-效应关系;脑组织T3/T4比值则随暴露浓度和暴露时间呈现较大差异,主要表现为短时间暴露T3/T4比值高于对照组、长时间暴露T3/T4比值低于对照组。研究表明,红鳍笛鲷肝脏和脑组织甲状腺素T3、T4含量及T3/T4比值对实验室3种浓度的HBCD胁迫均具有足够的灵敏度,在一定程度上可为环境中甲状腺激素干扰物的筛选和生态风险评价提供重要的科学依据。     

不同地区农田土壤多环芳烃污染特征与来源解析

通过对农田土壤多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）的分布特征、污染程度及成因解析,深入了解工业活动引发的土壤污染问题,实现工业园区周边农田土壤的污染预警和科学合理利用。在黄河三角洲石油开采区和西南铅锌冶炼区附近的农田分别采集89个和148个土壤样品,采用气相色谱-质谱仪（GC-MS）分析美国环境保护署（Environmental protection agency,EPA）优控的土壤中PAHs组成与含量,运用主成分分析（Principal component analysis,PCA）和正定矩阵因子法（Positive matrix factorization,PMF）模型比较两个区域农田土壤中PAHs的来源。结果表明,石油开采区农田土壤中16种PAHs总含量（以干质量计）平均值为149.8 μg·kg^-1（含量范围31.5~1 399 μg·kg^-1）,铅锌冶炼区农田土壤PAHs总含量平均值为267.6 μg·kg^-1（含量范围8.99~2 231 μg·kg^-1）,两个地区主要以4~6环PAHs为主。聚类分析、PCA和PMF 3种源解析方法对两个区域的PAHs来源进行比较,石油开采区农田土壤中PAHs主要来源及其贡献率分别为燃煤9.1%、生物质燃烧和石油源60.7%、化石燃烧24.1%以及柴油燃烧6.2%,铅锌冶炼区分别为生物质燃烧和石油源31.6%、汽油及重油的燃烧28.3%、煤燃烧40.1%。铅锌冶炼区周边农田土壤PAHs污染程度相对较高。     

北京市郊农田土壤中多环芳烃污染特征及风险评价

对北京市郊农田土壤中多环芳烃（PAHs）的种类、含量进行研究,并对其来源和生态风险进行探讨,以期了解京郊农田土壤中PAHs的污染现状和潜在风险,为农业环境保护提供科学依据和理论支持。结果表明：16种PAHs全部检出的检出率为74.4%,PAHs总含量（∑PAHs）范围为7.19~1 811.99 ng·g^-1,平均值为460.75 ng·g^-1;土壤中PAHs的组成结构主要以2~4环为主,占总含量的78.2%,主要来源为石油和煤的高温燃烧。风险评价结果显示,京郊农田土壤已受到PAHs污染,并具有潜在生态风险。     

呼和浩特周边农田土壤中多环芳烃污染特征与生态风险评价

[目的]为呼和浩特市农田土壤污染预警和农业规划用地提供科学理论依据.[方法]对呼和浩特市农田土壤60个采样点位中15种多环芳烃进行污染特征、 来源解析和生态风险评价.[结果]ΣPAHs含量范围为114~948μg/kg,平均含量为338μg/kg,参照相关研究评价标准判定,呼和浩特市农田土壤中70%以上属于轻微污染,不存在严重污染点位;研究区农田土壤中高分子量多环芳烃污染占总含量的74%,以近郊农田土壤污染最为严重;定量解析来源主要是煤、焦炭和木材的燃烧以及汽车尾气的排放.[结论]采用生态效应区间法评价和苯并(a)芘毒性等效当量法评价均证明呼和浩特市农田土壤存在一定的潜在生态风险,其中苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽等高分子量多环芳烃是主要潜在的污染物.     

白银市土壤多环芳烃污染特征

选取甘肃省白银市为研究区域,采集23个具有代表性的不同功能区表层土壤样品,分析土壤样品中美国环保署规定的16种优控多环芳烃（PAHs）的含量和组分特征,并采用同分异构体比率研究其污染来源。研究表明,该区土壤中PAHs含量为64.96～3 043.86ng/g,远超出土壤内源性PAHs含量,有52.2%、13.0%和21.7%的土壤样品分别达到PAHs的轻度、中度、重度污染水平。多环芳烃浓度在不同类型土壤中的含量由高到低依次为河流下游底泥〉生活区〉工业生产区〉污灌区。白银市土壤样品中4环及4环以上高分子量的PAHs所占比例较大。源解析结果表明,该市土壤PAHs来源主要是木材、煤的燃烧和化石燃料的燃烧。     

浙江省农田土壤多环芳烃污染及风险评价

为探究浙江省农田土壤中16种优控多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)含量、来源及生态和健康风险,用网格布点法采集了62个农田土壤样品并进行实验分析。结果表明,∑PAHs浓度范围为34.04～1 990.38 ng·g~(-1),污染物以高环类PAHs为主,研究区域内所有土样苯并[a]芘(BaP)浓度均未超过我国新颁布的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中的风险筛选值。采用比值法及主成分分析研究其环境来源,结果显示主要来自于交通污染、煤炭和薪柴燃烧。内梅罗综合污染指数法评价结果表明,研究区有87.10%的样点存在生态风险。毒性当量因子风险评价法分析结果显示,PAHs的毒性当量浓度范围为1.53～268.27 ng·g~(-1),7种致癌PAHs为污染主体,平均占比高达99.18%。暴露量估算结果显示,经口摄入是PAHs致癌风险最高的暴露途径。健康风险评价显示,土壤中PAHs暴露暂时不会对人群产生明显的非致癌风险,但儿童的综合致癌风险已超过可接受范围,需引起重视。     

长春市城郊不同土地利用类型土壤中Cu的含量分布特征研究

[目的]为了解长春市郊农田土壤中重金属cu的污染状况。[方法]采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析长春市郊不同农田类型土壤中Cu含量,运用SPSS统计分析软件、ORING作图软件对60个采样点Cu含量进行处理,并且绘制其正态分布图,进而分析不同土地利用类型土壤中Cu含量分布特征。[结果]长春市郊农田土壤中cu含量范围为41．71～116．77ms／kg,平均含量为53．35mg／kg,全部样点的含量均高于其背景值;不同土地利用类型土壤中Cu含量表现为菜地〉水田〉旱田。[结论]该研究揭示了不同农田类型土壤中Cu含量和分布特征。     

不同土地利用类型下土壤养分在土壤剖面中的分布特征

[目的]研究土地利用方式和季节变化对土壤养分剖面分布的影响。[方法]以柴河流域为例,系统分析了设施农业、传统农业、林地、坡耕地、落荒地5种土地利用方式下土壤养分状况。[结果]不同土地利用方式对土壤全氮、全磷、有机质含量有显著的影响,以传统农业和设施农业含量最高。不同土地利用方式土壤养分由表层至底层呈下降趋势,尤以设施农业和传统农业2种受人类活动影响剧烈类型土壤下降更快。[结论]季节对土壤养分含量有显著影响。     

不同土培条件下荧蒽在水稻和小麦中的分布特征

通过盆栽试验方法,在荧蒽污染的黄棕壤和潮土上种植水稻和小麦,分别设置空白(CK)、低(L)、中(M)、高(H)4个污染浓度水平,比较荧蒽对作物生长的影响和两种不同土壤中植物体荧蒽的分布情况。结果显示,在试验设置的荧蒽污染浓度下,荧蒽未对两种植物的生长造成抑制,相反还促进了植物某些部位的生长;水稻和小麦各部位的荧蒽含量随土壤荧蒽含量的增加而增大;植物体内荧蒽的传导系数随土壤荧蒽含量的增加而减小,且两种土壤的趋势一致。黄棕壤和潮土有机质、养分、阳离子交换量等性质影响植物体内荧蒽的运移和富集;水稻茎叶对荧蒽的富集能力强于小麦,而小麦籽粒富集荧蒽的能力强于水稻。     

珠江上游土壤与沉积物有机元素的含量与分布特征

以珠江上游南盘江流域为研究区,测定农田及非农田土壤、河流沉积物有机元素(C、H、N、S、O)的含量,探讨有机元素的多介质环境行为。结果表明：研究区农田土壤C、N、S的含量显著高于非农田土壤,H、O的含量在2种土壤中差异不明显。农田土壤相对较高的S含量和较低的C/N和N/S值,将最大限度地减少S缺乏。河流沉积物多数样点的有机指数均达到Ⅳ级(＞0.50),处于有机污染状态。沉积物与农田和非农田土壤C含量正相关,但不显著,而沉积物与农田土壤N含量显著相关,沉积物与非农田土壤中的有机物质来源存在较大差异。     

施用不同肥料土壤水解氮的垂直分布特征

以许昌市建安区高效农田灌区为例,研究施用不同肥料土壤水解氮含量的垂直分布特征。结果表明,经过一个耕作周期,施用氮含量322.5 kg/hm²的有机无机复混肥、施用氮含量202.5 kg/hm²的复合微生物肥料与施用氮含量397.5 kg/hm²的常规施肥,三者之间土壤中水解氮含量差异不显著（P>0.05）;土壤中水解氮含量表层含量最高,在1.5 m深度出现第二峰值,4.0 m以下各土层间均差异不显著;土壤中水解氮含量的垂直分布在夏季与秋季略有不同,但差异不显著（P>0.05）。     

吉林省中部不同亚类、不同母质黑土中铜、锌的分布变化规律

通过野外调查采样、室内化学分析及仪器分析等方法,在对土壤基本性质分析测定的基础上,重点研究了吉林中部不同亚类黑土(3个亚类,5个剖面)2种微量元素的含量及垂直分布规律,分析了成土母质、成土过程、成土环境及土壤性质对各微量元素含量及分布的影响。结果表明:红土母质中全锌含量均高于黄土母质,全铜在不同亚类、不同母质黑土中含量分布变异较小;有效铜在典型黑土中有微弱的表聚现象,在草甸黑土中有明显的淀积特征,在白浆化黑土中有生物富集和淋溶淀积的特征。全锌在各剖面中的变化差异不大,典型黑土和草甸黑土中表现出明显的表聚特征,在白浆化黑土中表现出明显的淋溶淀积特征;有效锌与有机质间呈显著正相关。     

纳帕海不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

[目的]探讨纳帕海区域土壤有机碳(SOC)在不同土地利用方式下的剖面分布特征及其与土壤含水量、容重的相关关系,为该区域合理高效利用土地资源提供科学依据。[方法]对猪拱地、农田、灌丛和森林4种土地利用类型的SOC分布特征进行研究。[结果]0~50 cm土层深度内,SOC含量由高到低依次为农田(26.43 g/kg)、猪拱地(20.95 g/kg)、灌丛(20.16 g/kg)、森林(17.25 g/kg);猪拱地、农田、灌丛和森林均为0~10 cm土层SOC含量最高,是主要的碳储层,分别占0~50 cm土层的37.42%、28.07%、49.81%和30.10%,随土壤深度的加深,SOC含量呈减少趋势;SOC密度与SOC储量呈基本一致的变化趋势;各样地表层SOC与土壤含水量呈显著正相关(R~2=0.50,P0.05),与土壤容重呈极显著负相关(R~2=0.60,P0.01)。[结论]不同土地利用类型其SOC含量在垂直方向上的分布不同,湿地的退化会不同程度地导致SOC流失,表层SOC含量很大程度上受土壤含水量和土壤容重的制约。     

三江平原湿地开垦前后土壤溶液中Fe2+的分布特征

为探讨湿地开垦对土壤溶液中可溶性铁迁移的影响,2006年6～9月对三江平原沼泽湿地、草甸湿地和水田土壤溶液中Fe2 含量进行了原位观测.结果表明,不同利用方式土壤溶液中Fe2 的含量在表层和底层较低,且比较稳定;中间某层明显较高,且具有明显的季节变化.湿地开垦对土壤中Fe2 向周围水体的迁移过程具有影响,这一过程发生的位置在表层以下20～40 cm深度,而不是在表层.     

东莞市某工业镇不同利用方式土壤铜含量特征及生态风险评价

[目的]为了了解东莞市某工业镇土壤铜(Cu)的污染现状,对东莞某工业镇不同土地利用方式(菜地、果园、林地、荒地)123个表层土壤样品及27个果蔬样品进行了调查。[方法]采用原子吸收法测定土壤和农产品可食部分的Cu含量,利用单因子指数法、地累积指数法和潜在生态指数法进行分析和评价。[结果]研究区域土壤Cu的平均含量为51.20 mg/kg,有73.17%的样点土壤Cu含量超过广东省土壤自然背景值;有16.63%的样点Cu含量高于农用地土壤污染风险管控标准筛选值(GB 15618—2018),且均为菜地土壤。不同种类农产品Cu含量和迁移系数平均值均表现为水果类>叶菜类>茄果类,但无显著性差异。[结论]不同利用方式土壤Cu含量、污染指数、地累积指数、潜在生态危害指数平均值均为菜地最高。研究区域菜地土壤Cu污染最为严重,应引起足够重视。     

不同土地利用方式下城市土壤铁形态的分布特征

[目的]研究不同土地利用方式下城市土壤铁的分布特征,为土壤重金属和有机污染物的治理提供理论依据。[方法]在南京市主城区采集具有相似母质的道路、绿地和菜地土壤剖面样品,测定全铁、游离铁和活性铁及相关指标,并进行统计分析和绘制剖面分布图,探讨不同土地利用方式下城市土壤铁的分布特征及其原因。[结果]城市不同土地利用均导致土壤全铁和游离铁减少,而活性铁增加;从垂直分布来看,不同土地利用方式下各形态铁和表征铁老化/活化的指标的极高值出现不同的土壤深度范围：道路土壤和绿地土壤较深,菜地土壤较浅。[结论]城市土壤游离铁含量降低、活性铁含量升高及峰值出现位置与土地利用方式有关,对重金属和有机污染物的迁移转化意义重大。