农业土壤中类固醇雌激素的潜在风险与归趋机理研究
发布时间：2021-04-11 00:53
类固醇雌激素（Steroid estrogens,SEs）属于内分泌干扰物。作为一种新型污染物,SEs具有分布广、低浓度、高毒性、多态性等特征,在世界各地水土环境中已频繁检出。尤其是在当前农业和牧畜业日趋集约化、设备化的大背景下,更加促进了SEs向环境的排放,由此带来并造成的生物内分泌功能干扰、土壤与水环境功能的改变、以及生态环境污染风险不言而喻。SEs在环境中的迁移机制与归趋机理问题也成为国内外研究热点。但是利用畜禽粪便施肥后,其中的SEs在农业包气带与浅层地下水中的穿透过程尚不明确。因此,开展SEs在农业土壤中的吸附/解吸与微生物降解等迁移转化过程研究并预测其环境风险,深化对地下环境中新型污染物迁移转化机理的理论认识具有重要的科学意义。本课题以典型农业源雌酮（E1）与雌二醇（17β-E2）在土壤中的环境行为为研究对象,融合分析化学、水文地质学、环境化学、界面化学等理论与方法,以SEs测试技术开发—场地调查—室内实验—机理分析为研究主线,揭示了农业地下环境中SEs的潜在环境风险,土壤及其有机组分与E1和17β-E2的交互作用机理,在此基础上探讨了E1与17β-E2的微生物可利用性及其...
【文章来源】：沈阳大学辽宁省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 立题依据
1.1.1 课题来源
1.1.2 选题背景及研究意义
1.2 文献综述
1.2.1 环境中的类固醇雌激素
1.2.1.1 类固醇雌激素的种类
1.2.1.2 类固醇雌激素的来源与排放特征
1.2.1.3 类固醇雌激素的危害
1.2.2 类固醇雌激素在土壤-地下水系统中的迁移转化
1.2.2.1 土壤对SEs的吸附特征及机理
1.2.2.2 土壤微生物对SEs的降解/转化特征及机理
1.2.2.3 SEs在地下环境中的“穿透”过程
1.2.3 研究展望
1.3 主要研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方案
第2章 基于UAE/SPE-衍生化-GC/MS的SEs测试方法开发
2.1 实验材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 样品采集
2.1.3 样品前处理
2.1.4 GC-MS测定
2.2 色谱与质谱行为
2.3 SPE条件优化
2.3.1 固相萃取柱的选择
2.3.2 水样pH值的选择
2.3.3 洗脱溶剂的选择
2.3.4 净化条件的优化
2.4 衍生化条件优化
2.5 测试方法的验证与应用
2.5.1 线性范围与检测限
2.5.2 回收率与精密度
2.5.3 测试方法的应用
2.6 小结
第3章 场地SEs的空间分异特征及其风险评价
3.1 场地概况
3.1.1 自然地理
3.1.2 地质背景
3.2 场地水文地质条件
3.2.1 地下水赋存条件
3.2.2 地下水补-径-排条件
3.2.3 场地物-化-生环境参数的时空分异特征
3.3 场地SEs空间分异特征
3.3.1 地下水中SEs的水平分布特征
3.3.2 土壤中SEs的垂向分布特征
3.4 场地中SEs穿透机理初探
3.5 场地SEs污染风险评价
3.5.1 SEs生态风险评价
3.5.2 SEs健康风险评价
3.6 小结
第4章 土壤及其连续碱提取SOM对SEs的吸附特征与机理
4.1 实验材料与方法
4.1.1 实验仪器与试剂
4.1.2 土样制备及其有机质组分的提取与表征
4.1.3 吸附与解吸批实验
4.1.4 数据处理
4.2 土壤及其有机质组分特征
4.2.1 元素分析
4.2.2 傅里叶红外光谱（FTIR）分析
4.2.3 X-射线光电子能谱（XPS）分析
4.3 SEs在土壤及其有机质组分中的吸附特征
4.3.1 SEs的吸附动力学特征
4.3.2 SEs的吸附热力学特征
4.3.3 SEs的解吸及其滞后性
4.4 SEs在土壤中的吸附-解吸机理讨论
4.4.1 有机碳含量及其对SEs吸附的影响
4.4.2 SEs的非线性吸附机理及其解吸滞后性
4.4.3 土壤及其有机质组分的组成与结构特征对SEs吸附的影响
4.5 小结
第5章 土壤中SEs的生物可利用性及微生态响应
5.1 实验材料与方法
5.1.1 实验仪器与材料
5.1.2 SEs在土壤中的降解批实验
5.1.3 吸附作用对SEs生物可利用性的影响
5.1.4 土壤微生物量、呼吸强度、酶活性与微生物多样性测定
5.2 SEs在土壤中的降解/转化特性
5.2.1 土壤中SEs的降解动力学特征
5.2.2 SEs的降解途径及其代谢产物初探
5.2.3 不同环境条件下SEs的降解特性
5.3 吸附作用对SEs生物可利用性的影响
5.3.1 吸附老化作用对SEs降解的影响
5.3.2 不同有机质组成与结构对SEs生物可利用性的影响
5.4 SEs降解过程中土壤的微生态响应
5.4.1 土壤微生物数量的响应
5.4.2 土壤呼吸强度的响应
5.4.3 土壤酶活性的响应
5.4.4 土壤微生物群落的动态响应
5.5 小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 研究特色与创新点
6.3 建议
参考文献
在学期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同种植模式对甘肃中部高寒区胡麻田土壤酶活性及土壤养分的影响[J]. 罗影,王立光,陈军,叶春雷,张仁陟,罗俊杰. 核农学报. 2017(06)
[2]17β-雌二醇和炔雌醇在土壤中的吸附特性研究[J]. 马伟芳,陈斌,曾凡刚,郭浩,韩东梅,李炳华. 环境工程. 2014(09)
[3]类固醇雌激素环境行为研究进展[J]. 李晓曼,黄斌,孙雯雯,黎潇,李昌雄,杨小霞,陈蓉,潘学军. 环境化学. 2014(08)
[4]东北三省畜禽养殖类固醇激素排放及其潜在污染风险[J]. 刘姝芳,李艳霞,张雪莲,冯成洪,鲁肖飞,杨明,李帷,朱铁群,黄泽春. 环境科学. 2013(08)
[5]雌酮（E1）在土壤中的吸附特性[J]. 岳波,靳青,黄泽春,刘敏. 环境科学研究. 2013(02)
[6]炔雌醇和壬基酚在土壤中的吸附-解吸特征[J]. 姜鲁,王继华,李建忠,辛佳,李淼,刘翔. 环境科学. 2012(11)
[7]固相萃取-衍生化-气相色谱/质谱测定水中类固醇类环境内分泌干扰物[J]. 黄斌,潘学军,万幸,刘晶靓,赵世民,胡平,李发荣. 分析化学. 2011(04)
[8]梭鱼和青鳉鱼ERα介导的雌激素活性比较研究[J]. 郝丽妮,赵砚彬,彭辉,黄崇,陈树林,胡建英. 中国环境科学. 2010(11)
[9]土壤总体酶活性指标的初步研究[J]. 和文祥,谭向平,王旭东,唐明,郝明德. 土壤学报. 2010(06)
[10]退化喀斯特植被恢复过程中土壤基础呼吸及代谢熵的变化[J]. 魏媛,张金池,俞元春,喻理飞. 土壤通报. 2010(04)
博士论文
[1]典型内分泌干扰物在土壤中迁移转化规律研究[D]. 李建忠.清华大学 2013
[2]典型多溴联苯醚在土壤中的吸附及对其生物降解性的影响[D]. 辛佳.清华大学 2013
硕士论文
[1]畜禽养殖业类固醇雌激素排放及其污染风险[D]. 刘姝芳.华北水利水电学院 2012
[2]漆酶催化氧化水中雌酮的实验研究[D]. 任慧英.首都经济贸易大学 2009
本文编号：3130644
【文章来源】：沈阳大学辽宁省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 立题依据
1.1.1 课题来源
1.1.2 选题背景及研究意义
1.2 文献综述
1.2.1 环境中的类固醇雌激素
1.2.1.1 类固醇雌激素的种类
1.2.1.2 类固醇雌激素的来源与排放特征
1.2.1.3 类固醇雌激素的危害
1.2.2 类固醇雌激素在土壤-地下水系统中的迁移转化
1.2.2.1 土壤对SEs的吸附特征及机理
1.2.2.2 土壤微生物对SEs的降解/转化特征及机理
1.2.2.3 SEs在地下环境中的“穿透”过程
1.2.3 研究展望
1.3 主要研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 研究方案
第2章 基于UAE/SPE-衍生化-GC/MS的SEs测试方法开发
2.1 实验材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 样品采集
2.1.3 样品前处理
2.1.4 GC-MS测定
2.2 色谱与质谱行为
2.3 SPE条件优化
2.3.1 固相萃取柱的选择
2.3.2 水样pH值的选择
2.3.3 洗脱溶剂的选择
2.3.4 净化条件的优化
2.4 衍生化条件优化
2.5 测试方法的验证与应用
2.5.1 线性范围与检测限
2.5.2 回收率与精密度
2.5.3 测试方法的应用
2.6 小结
第3章 场地SEs的空间分异特征及其风险评价
3.1 场地概况
3.1.1 自然地理
3.1.2 地质背景
3.2 场地水文地质条件
3.2.1 地下水赋存条件
3.2.2 地下水补-径-排条件
3.2.3 场地物-化-生环境参数的时空分异特征
3.3 场地SEs空间分异特征
3.3.1 地下水中SEs的水平分布特征
3.3.2 土壤中SEs的垂向分布特征
3.4 场地中SEs穿透机理初探
3.5 场地SEs污染风险评价
3.5.1 SEs生态风险评价
3.5.2 SEs健康风险评价
3.6 小结
第4章 土壤及其连续碱提取SOM对SEs的吸附特征与机理
4.1 实验材料与方法
4.1.1 实验仪器与试剂
4.1.2 土样制备及其有机质组分的提取与表征
4.1.3 吸附与解吸批实验
4.1.4 数据处理
4.2 土壤及其有机质组分特征
4.2.1 元素分析
4.2.2 傅里叶红外光谱（FTIR）分析
4.2.3 X-射线光电子能谱（XPS）分析
4.3 SEs在土壤及其有机质组分中的吸附特征
4.3.1 SEs的吸附动力学特征
4.3.2 SEs的吸附热力学特征
4.3.3 SEs的解吸及其滞后性
4.4 SEs在土壤中的吸附-解吸机理讨论
4.4.1 有机碳含量及其对SEs吸附的影响
4.4.2 SEs的非线性吸附机理及其解吸滞后性
4.4.3 土壤及其有机质组分的组成与结构特征对SEs吸附的影响
4.5 小结
第5章 土壤中SEs的生物可利用性及微生态响应
5.1 实验材料与方法
5.1.1 实验仪器与材料
5.1.2 SEs在土壤中的降解批实验
5.1.3 吸附作用对SEs生物可利用性的影响
5.1.4 土壤微生物量、呼吸强度、酶活性与微生物多样性测定
5.2 SEs在土壤中的降解/转化特性
5.2.1 土壤中SEs的降解动力学特征
5.2.2 SEs的降解途径及其代谢产物初探
5.2.3 不同环境条件下SEs的降解特性
5.3 吸附作用对SEs生物可利用性的影响
5.3.1 吸附老化作用对SEs降解的影响
5.3.2 不同有机质组成与结构对SEs生物可利用性的影响
5.4 SEs降解过程中土壤的微生态响应
5.4.1 土壤微生物数量的响应
5.4.2 土壤呼吸强度的响应
5.4.3 土壤酶活性的响应
5.4.4 土壤微生物群落的动态响应
5.5 小结
第6章 结论与建议
6.1 结论
6.2 研究特色与创新点
6.3 建议
参考文献
在学期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同种植模式对甘肃中部高寒区胡麻田土壤酶活性及土壤养分的影响[J]. 罗影,王立光,陈军,叶春雷,张仁陟,罗俊杰. 核农学报. 2017(06)
[2]17β-雌二醇和炔雌醇在土壤中的吸附特性研究[J]. 马伟芳,陈斌,曾凡刚,郭浩,韩东梅,李炳华. 环境工程. 2014(09)
[3]类固醇雌激素环境行为研究进展[J]. 李晓曼,黄斌,孙雯雯,黎潇,李昌雄,杨小霞,陈蓉,潘学军. 环境化学. 2014(08)
[4]东北三省畜禽养殖类固醇激素排放及其潜在污染风险[J]. 刘姝芳,李艳霞,张雪莲,冯成洪,鲁肖飞,杨明,李帷,朱铁群,黄泽春. 环境科学. 2013(08)
[5]雌酮（E1）在土壤中的吸附特性[J]. 岳波,靳青,黄泽春,刘敏. 环境科学研究. 2013(02)
[6]炔雌醇和壬基酚在土壤中的吸附-解吸特征[J]. 姜鲁,王继华,李建忠,辛佳,李淼,刘翔. 环境科学. 2012(11)
[7]固相萃取-衍生化-气相色谱/质谱测定水中类固醇类环境内分泌干扰物[J]. 黄斌,潘学军,万幸,刘晶靓,赵世民,胡平,李发荣. 分析化学. 2011(04)
[8]梭鱼和青鳉鱼ERα介导的雌激素活性比较研究[J]. 郝丽妮,赵砚彬,彭辉,黄崇,陈树林,胡建英. 中国环境科学. 2010(11)
[9]土壤总体酶活性指标的初步研究[J]. 和文祥,谭向平,王旭东,唐明,郝明德. 土壤学报. 2010(06)
[10]退化喀斯特植被恢复过程中土壤基础呼吸及代谢熵的变化[J]. 魏媛,张金池,俞元春,喻理飞. 土壤通报. 2010(04)
博士论文
[1]典型内分泌干扰物在土壤中迁移转化规律研究[D]. 李建忠.清华大学 2013
[2]典型多溴联苯醚在土壤中的吸附及对其生物降解性的影响[D]. 辛佳.清华大学 2013
硕士论文
[1]畜禽养殖业类固醇雌激素排放及其污染风险[D]. 刘姝芳.华北水利水电学院 2012
[2]漆酶催化氧化水中雌酮的实验研究[D]. 任慧英.首都经济贸易大学 2009
本文编号：3130644
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3130644.html
