东北黑土区设施农业土壤中酞酸酯时空分布特征

摘要

酞酸酯(Phthalateesters，PAEs)化合物作为塑料增塑剂，普遍用于聚烯烃类塑料的生产当中，伴随着工业的发展及塑料薄膜的普遍农用化，塑料制品在设施农业生产中得到了广泛应用，由此带来的环境问题已不容忽视。本研究以东北黑土区设施农业土壤为研究对象，对研究区内不同季节（春、夏、秋）和不同剖面(0-20cm、20-40cm、40-60cm)的土壤样品中15种PAEs进行检测分析。主要研究结果如下:
　　(1)研究区土表PAEs随季节分布特征
　　①15种PAEs在东北黑土区设施农业土表中的检出率100％，PAEs作为持久性有机污染物在东北设施农业黑土中已随处可见。②研究区所有的土表样品中，检测到邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯(DEHP)，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，邻苯二甲酸二乙酯(DEP)，邻苯二甲酸二甲酯(DMP)含量均最高，平均含量分别为1.12±0.22、0.46±0.05、0.36±0.04和0.17±0.01mg/kg。在春、夏和秋三个季节中4种PAEs含量之和占总含量的比例范围为64.08-90.51％，因此将DEHP、DMP、DEP、DBP确定为优先控制污染物。③15种PAEs总量(Σ15PAEs)在季节之间存在显著差异，含量变化范围为1.37～4.90 mg/kg，其中夏季含量最高，Σ15PAEs随着季节的变化呈现出先升高后降低的分布特征。
　　(2)研究区土壤剖面PAEs分布特征
　　①研究区各土壤剖面中15种PAEs检出率存在差异，在0-20cm剖面15种PAEs的检出率均为100％，但在20-40、40-60cm剖面仅分别有5种和1种PAEs的检出率为100％。②烷基链较长、分子量较大的PAEs均呈现出较弱的迁移性，从0-20cm剖面到40-60cm剖面，不仅含量大幅降低，占Σ15PAEs的百分比也降低;烷基链较短、分子量较小的PAEs则呈现出相对较强的迁移性，从0-20cm剖面到40-60cm剖面，含量虽然降低，但降低幅度较小，且占Σ15PAEs的百分比有所增加。③研究区土壤PAEs主要集中在0-20cm剖面，Σ15PAEs随着土层深度的增加，呈现大幅降低的趋势。
　　(3)研究区土壤PAEs分布特征与土壤理化指标的相关性
　　对Σ15PAEs和土壤理化指标进行相关性分析，结果表明Σ15PAEs的时空分布特征与土壤有机质含量具有显著相关性，而与土壤pH、孔隙度及含水率均表现出弱相关性。
　　(4)研究区土壤中微生物多样性的变化
　　春夏秋三个季节中，土壤微生物丰富度指数(R)、Shannon-Wiener指数(H)和均匀度指数(E)从0-20cm剖面到40-60cm剖面均呈现出逐渐降低的趋势，且三个指数在同一剖面进行比较均夏季最高，春秋两季相差不大。通过对DGGE凝胶上20个主要条带进行切胶回收，经克隆、测序及同源性比较，鉴定结果证明研究区土壤细菌表现出丰富的多样性，其中放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes），变形菌门（Proteobacteria）为优势菌群，研究区不同季节及不同剖面土壤的优势菌群虽相似，但微生物群落结构存在差异。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 酞酸酯类化合物(PAEs)概述

1．1．1 PAEs的理化性质

1．1．2 PAEs的来源与用途

1．2 PAEs的毒性与危害

1．2．1 PAEs对植物的危害

1．2．2 PAEs对动物的危害

1．2．3 PAEs对人体的危害

1．3 环境中的PAEs

1．3．1 PAEs在大气中的分布

1．3．2 PAEs在水体中的分布

1．3．3 PAEs在土壤中的分布

1．4 环境中PAEs分析检测技术

1．4．1 前处理方法

1．4．2 检测方法

1．5 土壤微生物多样性的研究方法

1．6 研究的目的意义

1．7 研究的主要内容

1．8 课题来源

1．9 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料与仪器

2．1．1 研究区域的选取

2．1．2 供试土壤

2．1．3 化学试剂

2．1．4 主要仪器

2．2 试验设计

2．3 试验方法

2．3．1 土壤样品的采集及前处理

2．3．2 土壤理化指标的测定

2．3．3 土壤中PAEs的提取

2．3．4 PAEs含量测定的分析条件

2．3．5 微生物多样性的分析方法

3 结果与分析

3．1 土壤中PAEs测定方法的精密度分析

3．1．1 定性与定量分析

3．1．2 方法的线性关系和检出限

3．1．3 质量控制及质量保证(QA／QC)

3．2 研究区土表PAEs随季节分布特征

3．2．1 研究区土表PAEs组成及优先污染物

3．2．2 研究区土表PAEs含量随季节分布特征及评价

3．2．3 研究区土表PAEs总量随季节分布特征

3．3 研究区土壤剖面PAEs分布特征

3．3．1 研究区土壤剖面PAEs组成

3．3．2 研究区土壤剖面PAEs含量分布特征及评价

3．3．3 研究区土壤剖面PAEs总量分布特征

3．4 研究区土壤PAEs分布特征与土壤理化指标的相关性

3．4．1 土壤pH

3．4．2 土壤有机质

3．4．3 土壤孔隙度

3．4．4 土壤含水率

3．5 研究区土壤微生物多样性分析

3．5．1 研究区土壤微生物DGGE图谱的分析

3．5．2 切胶回收条带序列分析

4 讨论

4．1 研究区土表PAEs随季节分布特征

4．2 研究区土壤剖面PAEs分布特征

4．3 研究区土壤PAEs总量分布特征与土壤理化指标的相关性

4．4 研究区土壤微生物多样性分析

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文