新兴有机污染物DEHP（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯）对土壤氮转化与氮气体排放的影响

发布时间：2020-11-02 01:41

　　 【目的】邻苯二甲酸(二乙基己)酯(Bis(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)是一种新兴有机污染物和典型的环境内分泌干扰物,也具有持久性污染物的属性。DEHP主要作为增塑剂被广泛用于工农业中。在现代农业中,由于从长期大范围使用塑料薄膜,已在不同菜田、棉田等类型的农用土壤中检测DEHP的存在,并对农产品质量、土壤健康及土壤微生物多样性产生明显负面影响。因此,土壤DEHP污染问题已经引起了人们的极大关注。石灰性土壤是我国北方干旱半干旱地区广泛分布的一种土壤类型。农用地膜覆盖是一种广泛采用的农业生产措施。然而,DEHP对石灰性土壤氮生物转化过程与氮素气体排放的影响未曾报道。因此,本论文研究了不同剂量DEHP添加对石灰性土壤氮素循环特征及N_2O和NH_3排放的影响,以期揭示土壤氮素转化特征和气体排放对DEHP的响应。【方法】本研究在25℃条件下进行,试验设置4个处理,分别为(1)CK(不加尿素);(2)Urea(尿素纯氮用量为0.30 g·kg~(-1));(3)Urea+10 mg·kg~-11 DEHP;(4)Urea+100 mg·kg~-11 DEHP,分别用CK、U、U+LDEHP和U+HDEHP表示。通过设置土培试验,利用流动注射分析仪测定了土壤不同氮素形态(Urea-N、NH_4~+、NO_3~-和NO_2~-);运用酶学方法研究了氮转化关键酶的活性(脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和羟胺还原酶);采用Picarro(G2508)仪器实时在线测定了N_2O和NH_3的排放通量。【主要结果】(1)与CK相比,添加U显著增加了土壤NH_4~+、NO_3~-和NO_2~-的含量。在整个培养期间(49 d),添加U处理土壤NH_4~+、NO_3~-和NO_2~-含量的平均值较CK分别增加了48.8~68.2mg·kg~(-1)、33.5~37.6 mg·kg~(-1)和151.5~167.9 mg·kg~(-1)。与单施U处理相比,添加DEHP对土壤氮素转化无明显影响。(2)添加DEHP显著降低了土壤MBC和MBN的含量(P0.05)。与单施U处理相比,土壤MBC和MBN的含量分别降低了29~53.6%和11.3~44%。(3)添加DEHP对土壤脲酶活性无影响,但对土壤亚硝酸还原酶具有抑制作用(P0.05),与单施U处理相比,添加低剂量与高剂量DEHP土壤亚硝酸还原酶的活性分别降低了37.3%与33.4%。低剂量DEHP处理显著提高了培养初期土壤羟胺还原酶的活性(P0.05),高剂量DEHP处理则在培养后期增加了土壤硝酸还原酶的活性,较单施U处理分别增加了21.0%和23.3%。Pearson相关结果表明,脲酶与土壤MBC和MBN呈负相关关系,羟胺还原酶与MBN呈正相关关系。(4)添加高剂量DEHP促进了土壤N_2O的负排放,同时增加了NH_3的挥发损失,与单施U处理相比,N_2O和NH_3排放总量分别增加了67.7%和13.7%。低浓度DEHP则对土壤N_2O和NH_3的排放无明显影响。线性回归结果表明,各处理土壤NH_4~+-N与NH_3的排放通量呈正相关关系。【结论】(1)DEHP对土壤氮素转化无明显影响,显著降低土壤微生物量(MBC和MBN)(P0.05),存在明显剂量效应。且随着作用时间的延长,抑制作用减弱。(2)DEHP对土壤脲酶活性无影响,显著抑制土壤亚硝酸还原酶(P0.05)。低剂量DEHP显著提高培养初期土壤羟胺还原酶的活性(P0.05),高剂量DEHP增加培养后期土壤硝酸还原酶的活性(P0.05)。(3)高剂量DEHP处理促进石灰性土壤N_2O的负排放(P0.05),但却增加了NH_3的挥发损失(P0.05)。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：X144
【部分图文】：

新兴有机污染物DEHP(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)对土壤氮转化与氮气体排放的影响3图1-1邻苯二甲酸酯的化学结构示意图Figure1-1ThechemicalstructureofphthalatemoleculePAEs化合物自20世纪30年代开始使用，是一类非常重要的工业原料，主要作为增塑剂被添加到塑料制品中，提高塑料制品的可塑性、弹性和柔韧性，在塑料制品中添加量一般可达10%~60%(RudelandPerovich,2009)。增塑剂可按照其化学结构分为邻苯二甲酸酯类、含氯增塑剂类、烷基磺酸苯酯类、多元醇酯类、脂肪族三元酸酯类、环氧酯类、磷酸酯类等。据统计，邻苯二甲酸酯类是目前使用最为广泛的，占全球增塑剂市场的80%，其中DEHP是使用最广泛的PAEs化合物，占PAEs化合物的88%(Malveda,2015)。短链(4~7个碳原子)PAEs化合物具有较好的耐受性和胶凝性，高挥发性，通常用作化妆品和个人护理品中的溶剂，如邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)可以让香味存留时间更长，两者在香水中的含量高达15557mg·kg-1(裴小强,2013)。而长链(8~13个碳原子)PAEs化合物，由于其分子量大、因此具有低挥发性、较好的胶凝性和耐受性，常常被作为增塑剂和塑化剂广泛用于聚氯乙烯(PVC)加工业中(Zolfagharietal.,2014)。同时，PAEs化合物也用作农药载体、驱虫剂、润滑剂和起泡剂等的生产原料。PAEs化合物仅通过氢键或范德华力与PVC连接而非化学结合，因而在塑料制品生产、使用和老化的过程中，极易挥发到环境中，或者接触到合适的有机溶剂也会被溶解出来，进入到自然环境中(Netal.,2015)，再经其它途径(如呼吸、皮肤、饮水和饮食等)进入人体，从而对人体健康造成一定的威胁。近年来，PAEs之所以能够引起人们的极大重视，是因为大部分PAEs化合物具有拟雌激素效应，即在极低浓度下也可能会对人体和动物具有

2015)对汕头市5个不同蔬菜产区土壤样品中的6种PAEs进行了研究，结果发现潮阳区PAEs的污染水平最高，原因是潮阳区贵屿镇是世界上最大的电子产品拆卸处理集散地，在处理电子垃圾的过程中污染物会以各种途径进入土壤并在土壤中积累。任超等(2018)研究探讨了废物回收园区内室外回收区、规范化厂区和周边农田土壤中7种PAEs的污染情况，结果表明室外回收区PAEs浓度最高，ΣPAEs浓度为1.82~15.9mg·kg-1，并高于普通农业土壤中PAEs的含量如河北(0.19~0.45mg·kg-1)(Zhangetal.,2015)、北京(0.14~2.14mg·kg-1)等(Lietal.,2016)。图1-215种常见邻苯二甲酸酯在我国农田土壤中的空间分布(Niuetal.,2014)Fig.1-2SpatialdistributionoftheΣ15PAEsinagriculturalsoilsacrosscroplandofChina在所有PAEs单体中，DEHP和DBP的检出率和浓度较高，是土壤中主要的PAEs污染物，这是因为DEHP和DBP具有较大的分子量、Kow和较低水溶性，在土壤中更易被吸附而很难通过生物降解途径去除，因此在土壤中的残留量较高(李彬等,2015)。此

模拟培养试验Picarro(G2508)操作简易图
【参考文献】

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3 吴山;李彬;梁金明;彭四清;张天彬;唐超;梁文立;杨国义;;汕头市蔬菜产区土壤-蔬菜中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染分布特征研究[J];农业环境科学学报;2015年10期

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5 张颖;吴雪峰;董士嘉;王蕾;王志刚;王丽华;;DEHP对黑土微生物数量及酶活性的影响[J];东北农业大学学报;2015年01期

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本文编号：2866392