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施用堆腐有机肥对水稻土中六氯苯脱氯降解影响

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大C 0 263 2021-02-01
【摘要】采用水稻盆栽实验,供试土壤为红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%堆腐有机肥的处理,研究施用该有机肥对六氯苯(HCB)在种水稻土壤中还原脱氯降解的影响,并分析甲烷生成与HCB脱氯降解的关系.结果表明,18周之后,红壤性水稻土中HCB可提取态残留减少了28.6%~30.1%,乌栅土中HCB可提取态残留减少了47.3%~61.O%;水稻植株吸收的HCB及其降解产物量仅为土壤中HCB初始量的千分之几;HCB发生脱氯降解主要生成五氯苯(PeCB);由于乌栅土的pH和可溶性有机碳含量均高于红壤性水稻土,HCB在乌栅土中的脱氯降解效率较高;在红壤性水稻土中和乌栅土中,施用1%和2%堆腐有机肥分别在第6和第10周后显著抑制PeCB生成,且PeCB生成速率在有机肥的2个添加水平之间均无显著差异;产甲烷菌在脱氯降解中的作用因环境条件而异.
  • 六氯苯(hexachlorobenzene,HCB)是环境中典型的多氯代有机化合物(polychlorinatedorganiccompounds,PCOCs),其具有高毒性和潜在的致癌性,且被美国国家环保署列为内分泌干扰物.土壤是HCB的汇,污染土壤中HCB浓度可高达340~3300ng·g’.污染农田中的HCB能够通过食物链进人人体,对人类健康造成潜在的危害.多个氯取代基使HCB很难进行好氧降解,而在厌氧条件下,如淹水土壤、沉积物和污泥中,HCB能够进行厌氧脱氯降解,其脱氯产物低氯苯较易进行好氧降解直至完全矿化.

    因此,厌氧脱氯是实现HCB降解的关键.还原脱氯是在有电子供体存在的条件下,厌氧微生物(如产甲烷菌、硫酸盐还原菌等)参与的生物化学过程.研究证明,有机物能够影响土壤微生物的活性,改变土壤对有机污染物的吸持作用,并且其转化过程能够改变土壤的氧化还原条件,进而影响PCOCs的脱氯降解.关于有机物与PCOCs脱氯降解的关系,前人研究结果不尽一致.一部分人认为有机物的分解过程能够释放电子,并且作为微生物生长的碳源促进PCOCs(如HCB、三氯乙烯、五氯酚等)脱氯降解;而另一部分人则认为,有机物在分解过程中作为电子受体,进而抑制PCOCs(如HCB、五氯苯等)脱氯降解.

    厌氧条件下,有机物分解的主要产物之一为甲烷.而且产甲烷菌作为土壤中重要的厌氧微生物对PCOCs的脱氯降解具有重要影响,但许多研究者的结果不尽一致.其中一些人认为产甲烷菌能够参与PCOCs的脱氯降解;然而另一些研究者则认为产甲烷菌并不能有效参与PCOCs脱氯过程’.因此,关于产甲烷菌与PCOCs脱氯降解的关系有必要进一步的深入研究.有机物对土壤中PCOCs厌氧脱氯降解的影响机制众说纷纭,且很少研究水稻生长条件下土壤中于红壤性水稻土和乌栅土中添加堆腐有机肥,分析有机物转化生成CH的过程与HCB脱氯降解的关系,揭示有机肥对种水稻土壤中HCB脱氯降解的影响规律.

    1材料与方法

    1.1供试土壤和水稻

    供试土样分别为江西鹰潭红壤性水稻土(28。12N,116。55E)和江苏常熟乌栅土(31。42N,120。44E),取0~20cm表层土,风干后,过2Inm筛,其基本性质见表1,具体分析方法参照文献.红壤性水稻土和乌栅土中HCB的背景值分别为4.1ng·g和2.2ng·g~.供试水稻为武运梗HCB的脱氯降解规律.本研究采用温室盆栽实验,7号,购于南京农业大学.

    1.2污染土的制备

    称取67mgHCB完全溶解于500mL丙酮,然后将HCB的丙酮溶液加入400g细石英砂(100目)中,充分搅拌至丙酮全部挥发,即得到HCB均匀污染的石英砂.称取15g污染石英砂和2500g土壤拌匀,即得到HCB浓度为1000ng·g的污染土壤,室温放置1周后备用.由于土壤对HCB的吸持作用以及分析过程中HCB的损失,气相色谱检测到土壤中HCB的初始浓度为875.3ng·g一.

    1.3实验仪器与化学试剂

    安捷伦(Agilent,6890)气相色谱仪一ECD检测器Ni;安捷伦7683自动进样器(Agilent,USA);加速溶剂萃取仪(ASE.2000,Dionex,USA);岛津(Shimadzu,GC一12A)气相色谱仪一FID检测器;旋转蒸发仪(RE.3000,上海亚荣).

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