火炸药污染土壤有机矿质复合体中TNT的生物可利用性研究

目前，国内外有关TNT在土壤中的迁移、转化和修复的研究有大量报道，但有关火炸药污染场地TNT的生物可利用性研究尚未涉及。本项目基于有机矿质复合体的概念和化学与生物相结合的分析方法，分级提取土壤中的有机矿质复合体,分析火炸药污染土壤有机矿质复合体中TNT的生物可利用性与有机矿质复合体的粒级、有机质含量及其特征以及矿物质特征的关系，利用化学方法和生物学方法测定TNT在火炸药污染土壤有机矿质复合体中的生物可利用性和主要影响因子。为火炸药污染场地TNT 的修复、控制标准制定、风险评价提供基础科学依据。

TNT是目前广泛使用的含能材料，TNT具有毒性，致癌性，致突变性，其在土壤中的赋存会对生态系统造成威胁。生物修复是TNT污染土壤的主要修复手段，而生物有效性强烈影响着生物修复的进行。生物有效性受污染时间、土壤类型、污染物性质及生物种类等多方面的影响。本研究以黑龙江黑土，北京潮土及杨凌黄土为研究对象研究了老化时间，土壤的理化性质以及有机矿质复合体等因素对TNT生物有效性的影响，为预测和评价TNT的环境风险，预防和修复土壤TNT污染提供科学依据和理论支持。. 选用北京潮土为培养基质，研究了老化时间对TNT生物有效性的影响。结果表明，随着老化时间的增加，TNT的可萃取率降低，说明其生物毒性降低，但是蚯蚓-土壤累积因子（ESAF）反而增加，说明TNT对环境的威胁没有降低反而呈现增大的趋势。ESAF的增大速率随着老化时间的增大而减小，这是因为TNT的可萃取率降低，进入到土壤孔隙水中的TNT的浓度减小，从而使得其生物有效性的增长率减少。通过线性分析得土壤中TNT的可萃取性与其生物有效性具有很好的相关性，且相关系数为0.9081.. 选用黑龙江黑土，北京潮土及陕西黄土3种典型土壤研究了土壤性质对TNT生物有效性的影响。土壤中TNT的可萃取率及生物有效性大小为北京潮土>陕西黄土>黑龙江黑土。通过线性分析得，土壤中TNT的可萃取率及生物有效性与有机质含量，粘粒含量和阳离子交换量呈负相关关系，与pH值和粗砂含量呈正相关关系。红外光谱及X-射线衍射结果表明潮土及黄土中石英和长石的结晶度好，土壤非膨胀性、不可塑性强，不利于有机物的吸附，因而TNT对蚯蚓的生物有效性高。. 不同粒级有机-矿质复合体中TNT的浓度与TNT对蚯蚓的生物有效性之间的线性相关性随着粒级增大线性相关性变好。红外光谱及X-射线衍射结果表明复合体的粒级越大，所含有的原生矿物晶格结构坚实稳定，可塑性、膨胀性差，而利于有机物吸附的次生矿物类型及含量减少。同时通过扫描电镜及能谱分析结果表明有机矿质复合体的粒级越大，表面结构趋于光滑，元素种类趋于简单，利于土壤团聚体稳定的元素的含量减少，因此影响了TNT的生物有效性。