典型农业环境含氯有机污染调查与植物修复多氯联苯效应研究

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PCBs是一类人工合成的氯代芳烃类化合物,曾被广泛应用于工业生产,特别是作为变压器的绝缘油。PCBs难降解,具有生物毒性、生物蓄积性可使人类中毒,故上世纪八十年代这类变压器都已停止生产。但环境中仍有残留,加上电子垃圾非法拆解,造成拆解区环境的严重污染。本文选择佛山南海大沥镇沥北村典型农业环境为研究点,以废旧变压器和电力电容器地绝缘油中所含的有机氯污染物PCBs为模型化合物来研究电子电器废弃物的拆解对土壤及水体的污染情况。并利用盆栽实验对PCBs有强净化功能的西葫芦与对PCBs累积较低的大豆、玉米分别组合套种,初步探讨了作物间作修复多氯联苯的效果与机理,主要研究结果如下: 1、变压器油成份分析:实验发现收集的变压器油中含有二氯联苯及多种含氯有机物,电子垃圾拆解过程中泄漏变压器油极有可能是引起周边环境多氯联苯污染的原因。进入环境中的二氯联苯通过环境迁移引起拆解场周边水体严重污染。 2、典型电子垃圾拆解场周边农田有机氯污染调查:检测表明,土壤样品中一氯二十七烷检出率为93.33%,相对含量范围3.72%-8.35%;2-Imino-3-phenyl-4-thiazolidinone hydrochloride检出率80%,相对含量范围2.73%-6.44%。土壤样品中的含氯有机物以这两种物质为主。所采集的拆解区农田附近的地表水已经受到二氯联苯的严重污染。采集的土壤受到二氯联苯污染的程度很轻,浓度最高仅为0.0628ng/g。 3、作物间种系统对二氯联苯污染土壤修复的盆栽实验研究结果表明: (1)三种作物地上部分对二氯联苯的富集能力依次为西葫芦>大豆>玉米。西葫芦和大豆、玉米组合的作物间作均会对西葫芦地上部分的富集能力产生明显的影响,表现为单种西葫芦>与玉米间种的西葫芦>与大豆间种的西葫芦。不同的种植方式对玉米的富集作用没影响。大豆与西葫芦间种,生长时间相对越长,大豆的富集能力越低。 (2)二氯联苯在盆栽系统中的分布特点为土壤残留量(8154.677ng-32618.66ng)远大于植物体内的累积量(43.156ng-147.589ng),植物体地下部分的累积量(42.604ng-208.877ng)又大于植物体地上部分(2.640ng-50.176ng),植物体地上部分的累积量远大于植株的挥发量。西葫芦+大豆间作对土壤中二氯联苯的修复效果最好,其土壤残留量最低8154.667ng。间种方式会很明显的提高西葫芦地下部分累积量的比重,尤其是与大豆间种。与大豆间种的西葫芦(地上6.2%;地下93.8%),与玉米间种的西葫芦(地上24.58%;地下75.42%),单种西葫芦(地上34%;地下66%),不同的种植方式只是改变了二氯联苯在西葫芦体内地上和地下部分分布的情况,对作物总的累积量并无显著影响。不同种植方式的作物地下部分二氯联苯累积量与各自的地上部分累积量的比值从1.94到22.85不等,间种方式会很明显的提高西葫芦地下部分累积量的比重,尤其是与大豆间种。但是间种方式却会很明显的降低玉米和大豆的地下部分累积量的比重,尤其是大豆降低到单种大豆地下部分累积量的一半以下。玉米+西葫芦(地下部分累积量138.648ng,玉米根系累积21.31%;地上部分吸收量为19.094ng:玉米茎叶吸收6.9%);大豆+西葫芦(地下部分累积量251.481ng,大豆根系累积16.94%;地上部分吸收量11.425ng,大豆茎叶吸收39.58%),大豆在间作系统整个地下部分累积中的贡献要小于它在地上部分的贡献;玉米在间作系统整个地下部分累积中的贡献要大于它在地上部分的贡献。 (3)作物根际土壤微环境的分析表明,不同作物及种植方式通过影响根际土壤微环境进而对土壤中二氯联苯迁移转化产生影响,玉米的根际二氯联苯污染土壤中氢离子浓度很低pH=7.09,氧化还原电位低Eh=31,氧化还原电位明显低于大豆44.7、西葫芦42.5、大豆+西葫芦49.5的根际土壤。并且玉米根系活力也非常低根系电导率为162.78。这些导致在定植20天后单种玉米土壤残留量相对较高。大豆+西葫芦根际土壤中过氧化氢酶破坏多氯联苯的可能性比较大。作物对二氯联苯的修复作用与作物根系活力呈正相关关系,修复效果表现为西葫芦+大豆>单种0西葫芦>西葫芦+玉米。 (4)盆栽实验研究结果表明,黑麦草和蚯蚓均对修复二氯联苯污染土壤有较好效果,但推断系统中有部分的二氯联苯是通过挥发损失掉了。
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