畜禽粪便还田暴雨浸泡天然雌激素流失污染风险研究

摘要

环境中的天然雌激素会对生物体健康产生严重影响，畜禽养殖过程中畜禽粪便的排放及还田利用带来了严重的天然雌激素污染，尤其是畜禽粪便还田暴雨浸泡导致的天然雌激素流失，对农田周边水环境有极大污染风险。天然雌激素的研究已成为国际上环境科学研究的前沿和热点课题之一，我国环境科学界也在组织开展重大课题项目，但主要集中在重点水域天然雌激素浓度研究，对畜禽粪便还田过程中天然雌激素流失污染特征，尤其是畜禽粪便还田暴雨浸泡天然雌激素流失污染风险的研究却鲜见报道。
　　鉴于目前天然雌激素研究的紧迫性和畜禽粪便还田暴雨浸泡天然雌激素流失污染风险研究的空白，本论文在调研上海地区畜禽粪便处理利用及流失污染现状基础上，以畜禽粪便中四种典型天然雌激素为研究对象，围绕前处理和仪器检测方法建立、畜禽粪便还田暴雨浸泡过程模拟流失及其水环境污染风险预测评估三大方面开展了研究。具体为:
　　以上海市域范围内畜禽养殖场及养殖专业户为调研对象，对上海市畜禽粪便产生、处理利用方式及流失污染主要影响因素进行了调研。调研结果表明，上海地区畜禽粪便产生量大，其中猪粪所占比例最高;畜禽粪便处理方式简陋，以直接还田为主要处理利用措施;上海地区农田地势低洼易涝，中雨(25mm/24h)以上级别降雨发生时农田浸泡时间可超过20h。
　　以四种典型天然雌激素（雌酮，17α雌二醇，17β雌二醇，雌三醇）为研究对象建立了猪粪中四种天然雌激素的前处理及仪器检测方法。结果显示，优化并建立的猪粪中四种天然雌激素的固相萃取-高效液相色谱-质谱联用检测方法，最低检出限为0.45ng/mL，所得加标回收率在63.2％～98.1％之间;该方法对猪粪中E1、E2α、E2β、E3四种天然雌激素的检测有较高的回收率及良好的重现性，在基质复杂、有机污染物与基质间存在较强相互作用的猪粪实际检测中切实可行。
　　通过商品雌激素及猪粪还田暴雨浸泡天然雌激素流失模拟实验，研究了土壤浸出液中天然雌激素浓度随时间的变化关系，比较了商品雌激素及猪粪模拟实验的结果，并对猪粪天然雌激素流失污染水环境风险进行了预测评价。研究结果表明:暴雨浸泡过程中土壤浸出液所含天然雌激素浓度随浸泡时间增加而上升，在9～12h左右达到峰值，之后平稳回落，24h左右仍有较高浓度;通过对周边水环境污染风险预测表明，畜禽粪便还田暴雨浸泡天然雌激素流失污染水环境风险高，易对周边水环境产生严重污染;根据天然雌激素流失污染风险随时间变化的特征，建议在畜禽粪便还田暴雨浸泡3h以内或24h以后进行农田排水，以降低畜禽粪便中天然雌激素对水环境的污染风险。

目录

声明

摘要

1、绪论

1．1 畜禽养殖及粪便处理利用现状

1．1．1 畜禽养殖种类及规模

1．1．2 畜禽养殖的粪便排放及处理利用概况

1．2 天然雌激素研究现状

1．2．1 天然雌激素简介

1．2．2 天然雌激素主要来源

1．2．3 天然雌激素危害

1．3 畜禽粪便天然雌激素检测方法研究现状

1．3．1 天然雌激素的常用提取方法

1．3．2 天然雌激素的常用检测方法

1．4 畜禽粪便天然雌激素流失污染研究现状

1．5 研究背景及意义

1．6 研究内容及技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

2、畜禽粪便还田利用现状及污染风险调研

2．1 调研范围与对象

2．1．1 调研范围

2．1．2 调研对象

2．2 调研方法与内容

2．2．1 调研方法

2．2．2 调研内容

2．3 调研结果与分析

2．3．1 上海市畜禽粪便类型及产生量

2．3．2 典型区域畜禽粪便还田与管理模式案例分析

2．3．3 畜禽粪便还田利用的主要方式及比例

2．3．4 畜禽粪便还田利用的农田类型及施用量

2．3．5 畜禽粪便还田利用流失污染风险及主要影响因素

2．4 本章小结

3、畜禽粪便天然雌激素检测方法研究

3．1 畜禽粪便采样方法研究

3．2 天然雌激素的高效液相色谱检测方法研究

3．2．1 仪器和试剂

3．2．2 检测方法建立

3．2．3 检测方法评价

3．3 天然雌激素的液相色谱-质谱联用检测方法研究

3．3．1 仪器和试剂

3．3．2 检测方法建立

3．3．3 检测方法评价

3．4 天然雌激素仪器检测方法比选

3．5 猪粪中天然雌激素的前处理方法研究

3．5．1 仪器和试剂

3．5．2 前处理过程研究

3．5．3 前处理方法效果评价

3．6 本章小结

4、模拟还田暴雨浸泡天然雌激素流失污染风险研究

4．1 仪器和试剂

4．2 材料和方法

4．2．1 商品雌激素模拟还田暴雨浸泡天然雌激素流失实验方法

4．2．2 猪粪模拟还田暴雨浸泡天然雌激素流失实验方法

4．3 实验结果与分析

4．3．1 不同浸泡时间对商品雌激素流失的影响

4．3．2 不同浸泡时间对猪粪天然雌激素流失的影响

4．3．3 商品雌激素与猪粪天然雌激素流失差异性比较分析

4．3．4 猪粪天然雌激素流失污染水环境风险预测

4．4 本章小结

5、结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间所获研究成果

致谢