雌激素在畜禽粪便改良农田土壤中的迁移转化及修复

发布时间：2018-04-02 17:25

本文选题：雌激素　切入点：降解　出处：《吉林大学》2016年硕士论文

【摘要】：类固醇雌激素是雌激素活性极强的内分泌干扰素,市政污水处理厂出水和集约化畜禽养殖场是类固醇雌激素进入环境中的两大主要污染源。近年来,随着生活水平的提高,刺激集约化养殖规模不断扩大,各种天然及人工合成雌激素的滥用,进入环境中的雌激素超出环境容量,对水生生物及人体产生一系列内分泌干扰效应。养殖场周围的雌激素主要包括雌酮(Estrone,E1),雌二醇(Estradiol,E2),雌三醇(Estriol,E3)天然雌激素及乙炔基雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)人工合成雌激素,在痕量浓度(1ng/L)下就可以产生内分泌干扰效应。然而,由于对雌激素滥用及污染危害缺乏有效的认识,国内关于雌激素的研究起步较晚,目前污染调查介于刚起步阶段。本文基于前期污染调查的基础上,针对雌激素在环境中的存在状态及环境样品的复杂性,建立了粪便、土壤等固体样品和渗滤液、地下水等液体样品中痕量雌激素的前处理及测试方法。利用固液萃取和SPE-HLB萃取技术对固液样品进行前处理,采用反相高效液相色谱耦合荧光检测器,通过水-乙腈的梯度洗脱,对四种目标物的检出限分别可达1.1×10~（-2）μg/L(E1),4.11×10~（-4）μg/L(E2),5.2×10~（-3）μg/L(E3),7.18×10~（-3）μg/L(EE2)。该检测手段能够有效降低非目标污染物的干扰,对养殖场畜禽粪便及周围的土壤,地表水和地下水中雌激素的监测结果,表明养殖场附近的环境均受到雌激素不同程度的污染,不仅如此,地表水体流域及自来水中也检测到痕量的雌激素。从污染场地中筛选驯化获得两株雌激素降解菌,假单胞菌G1和戈登式菌属R9,其中R9是一株新菌。R9不仅对p H(1-11)、温度(4-40oC)均表现出极好的耐受性和降解效果(93%),并且对mg/L,ug/L甚至ng/L级别的E2也有较高的降解效率(90%),同时能够将E2的主要中间产物E1和E3有效降解,但无抗生素抗性;G1对抗生素的耐受性较好,但受p H影响比较明显,当p H在6.5-7.5之间时,E2的降解率达90%以上,超出该范围后降解率明显下降。通过两株菌对E2的降解产物分析,表明两株菌均能将E2转化成E1和E3,之后继续进行代谢。E1作为雌激素的具有代表性中间产物,结合畜禽养殖废物处理现状,研究雌激素在畜禽粪便还田过程中,E1在施用畜禽粪便土壤中的吸附解吸行为是污染物在包气带中的迁移的重要作用机制。研究结果表明,施用畜禽粪便后,E1在砂质壤土和粉砂性粘土中的吸附平衡时间延长约300%,平衡吸附量分别降低3.16%,9.56%。E1在土壤中的吸附作用受离子强度、p H、腐殖酸及其他共存污染物的共同作用。两种类型土壤对E1的吸附过程均可用准二级反应动力学方程拟合,其拟合系数R~20.99,土壤对雌激素的吸附过程可用Freundlich吸附等温线模拟,其拟合系数R~20.9998。室内静态淋滤实验表明,E1在施用畜禽粪便的砂质壤土土柱中的穿透时间比未施用粪便的缩短41.72%PV,而未施用畜禽粪便的粉砂性粘土土柱在实验过程中流出液并未检测到E1及转化物的存在;畜禽粪便的施用能明显提高雌激素淋出总量的503.99%(砂质壤土)和18394.98%(粉砂性粘土)。所有土柱淋出液中胶体结合态雌激素的淋出量高出游离态雌激素淋出量的20.95%-642.11%,说明E1在土柱中的迁移主要通过胶体颗粒的携带运移作用。R9菌株能够降解砂质壤土和粉砂性粘土土柱中部分雌激素,降解效率为别为51.94%、14.37%。对于长期施用畜禽粪便的农田,其包气带及地下水容易受到雌激素的污染。
[Abstract]:In recent years , with the improvement of living standard , the concentration of estrogen in the environment of livestock and poultry has been continuously increased , and there is a series of endocrine disrupting effects on the biological and human body of aquatic organisms . The results showed that the adsorption equilibrium time of E1 in sandy loam and silty clay was prolonged by about 300 % , and the equilibrium adsorption capacity decreased by 3.16 % and 9.56 % respectively .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X713;X53

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