论文部分内容阅读
洛克沙胂(Roxarsone,4-羟基-3-硝基苯胂酸)具有抗菌、抗球虫、促生长和提高饲料转化率等作用,因而广泛作为有机胂饲料添加剂用于畜禽养殖业。但其很难在动物体内降解转化,大部分会以原形态通过动物粪便排出进入环境水体和土壤中,从而造成砷环境污染风险。了解洛克沙胂在土壤环境中的降解转化途径及其对土壤中各种酶活性的影响情况,对解决环境砷污染潜在风险具有重要意义。本文采用室内模拟培养实验研究了洛克沙胂在三种土壤(红壤、水稻土和菜园土)的不同水分(60%WHC和130%WHC)处理下的降解转化途径,同时对降解过程土壤中四种酶(荧光二乙素酸酯(FDA)水解酶、β水葡萄糖苷酶、磷酸酶和脲酶)的活性进行评价。具体主要研究内容和结果如下:1.建立了高效液相色谱-电感耦合等离子体串联质谱(HPLC-ICP-MS/MS)同时测定土壤中阿散酸(p-ASA)、洛克沙胂(ROX)、砷酸(As V)、亚砷酸(As III)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)等砷形态化合物的分析方法。采用Hamilton PRP-X100阴离子交换柱,以p H=6的60 mmol/L丙二酸-0.1%TFA(p H=6)和水作为流动相,实现了六种砷形态的在12min内的良好分离。筛选出0.1 M Na H2PO4-0.1 M H3PO4(9:1,V:V)作为提取剂,并优化了微波辅助提取条件(80℃,30 min),通过加标回收实验验证了各形态砷的回收率、准确性和精密度等。2.研究了洛克沙胂降解过程中砷在土壤中的结合形态变化以及洛克沙胂(50 mg/kg)在红壤、水稻土和菜园土中两种水分条件(60%WHC和130%WHC)下的降解,并建立了洛克沙胂降解和转化的主要途径。结果显示,随着洛克沙胂的降解,随着洛克沙胂在三种土壤中的降解和转化,土壤中非专性吸附态砷含量均逐渐降低,低水分(60%WHC)时红壤、水稻土和菜园土中分别从8.95%、42.57%和28.53%降至0.75%、12.89%和6.34%,高水分(130%WHC)时红壤、水稻土和菜园土中分别从8.32%、35.01%和27/98%降至0.57%、1.94%和0.32%。不定形铁铝氧化物结合态和晶型铁铝氧化物结合态砷含量逐渐升高,低水分(60%WHC)时红壤、水稻土和菜园土中不定形铁铝氧化物结合态砷分别从21.0%、12.46%和18.70%升至29.30%、29.47%和29.48%,晶型铁铝氧化物结合态砷分别从20.82%、3.53%和6.55%升至26.49%、9.17%和12.0%;高水分(130%WHC)时红壤、水稻土和菜园土中不定形铁铝氧化物结合态砷分别从22.22%、17.34%和18.42%升至29.98%、49.70%和35.88%,晶型铁铝氧化物结合态砷分别从22.10%、5.64%和7.85%升至35.71%、10.56%和11.68%。并利用动力学模型拟合了洛克沙胂的降解曲线,结果显示在低含水率条件下洛克沙胂的降解速度为菜园土>水稻土>红壤,在高含水率条件下,洛克沙胂的降解速度是菜园土≈水稻土>>红壤,且低含水率条件下三种土壤中洛克沙胂的降解速度均明显低于高含水率条件。土壤中洛克沙胂的降解产物包括3-氨基-4-羟基苯胂酸(HAPA)、As(III)和As(V)和少量DMA和MMA,且随着培养时间的延长,三种土壤中最终砷形态均以As(V)为主。3.研究了洛克沙胂降解过程中土壤FDA水解酶、β-葡萄糖苷酶、磷酸酶和脲酶活性的响应。在此过程中,尽管土壤各种酶活性在三种土壤中的响应存在一定差异,洛克沙胂短期内(1-15天)抑制了多数土壤中的FDA水解酶,β-葡萄糖苷酶,磷酸酶和脲酶活性,低水分(60%WHC)时,红壤中FDA水解酶和磷酸酶的最大抑制率分别在33.67%和27.34%,水稻土中FDA水解酶、磷酸酶和β-葡萄糖苷酶的最大抑制率分别为26.69%、16.10%和25.22%,菜园土中FDA水解酶和脲酶的最大抑制率分别为10.82和9.67%;高水分(130%WHC)时,红壤中FDA水解酶和磷酸酶的最大抑制率分别为50.50%和22.42%,水稻土中FDA水解酶、脲酶和β-葡萄糖苷酶的最大抑制率分别为38.18%、30.89%和55.40%;在后期(30-90天)发生激活的趋势,这可能与土壤中砷的化学形态以及结合形态的变化有关。