食土蚯蚓降解、转化土壤中苯酚类内分泌干扰物的研究

内分泌干扰物的污染及环境归趋受到人们广泛的关注, 然而，有关环境中动物活动对此类污染物迁移和转化等归趋的影响还不清楚。食土蚯蚓是生物量最大的土壤生物，对土壤的理化性质和生物活性有着重要调控作用。本申请拟采用C-14 放射性示踪技术，选择分子中含有苯酚结构的壬基酚、四溴双酚A和17alpha-乙炔雌醇等内分泌干扰性新型污染物为目标污染物，以中国典型食土蚯蚓威廉腔蚓Metaphire guillelmi和皱褶远盲蚓Amynthas corrugatus为蚯蚓代表，研究（1）蚯蚓对土壤中污染物的降解、转化和残留的影响，（2）蚯蚓体内污染物的降解和转化，（3）污染物降解和转化产物的形态和分布，（4）蚯蚓降解和转化土壤中污染物的相关机制。研究结果为深入了解苯酚类新型污染物在土壤环境中的归趋以及正确评价其环境危害提供科学理论和依据。

蚯蚓在土壤中生物量巨大，显著影响土壤理化和生物性质，因而影响土壤中痕量有机物的环境归趋。本课题以典型食土蚯蚓Metaphire guillelmi, Amynthas corrugatus和Aporrectodea longa为代表生物，壬基酚（NP）、双酚A（BPA）、四溴双酚A（TBBPA）、17α-乙炔雌醇（EE2）等为苯酚类污染物代表，采用C-14同位素示踪技术研究了食土蚯蚓（1）对土壤中污染物生物可利用性的影响、（2）污染物在土壤中降解和转化的影响、（3）污染物在蚯蚓体内的富集和转化。研究结果表明，（1）蚯蚓可以选择性降解土壤腐殖质中处于稳定态的蛋白组份而使芳香组份含量增加，并可以消化土壤细菌和真菌细胞，因此导致腐殖物质结构和功能改变，增加有机污染物在土壤（即蚓粪）上的吸附；（2）蚯蚓对土壤中有机污染物的降解、转化和残留等归趋的影响随污染物种类不同而不同；蚯蚓虽然对BPA在土壤中的矿化无影响，但对NP、TBBPA和EE2的矿化则有显著抑制作用，原因可能和其富集污染物以及对消化土壤微生物有关。蚯蚓促进土壤中总体NP的去除，但抑制了NP在土壤胡敏素中结合态残留量，而对BPA去除及结合态残留却没有显著影响，但使BPA在腐殖物质上的分布向分子量<10 kDa的分子偏移；蚯蚓肠道过程对NP残留的影响主要是促进不可提取态向可提取态的转化；（3）不同污染物在蚯蚓体内的富集和转化也不同，TBBPA的生物富集系数BSAF比NP高约4倍；NP在蚯蚓体内主要是以结合态残留（占总量70%）形式存在，而TBBPA则大部分为可提取态（占总量70%）；NP在蚯蚓体内的转化产物只有一种（硝代壬基酚），而TBBPA的转化产物则多达4种。我们采用生物可利性校正后的模型分别对NP在蚯蚓体内的富集和消除动力学过程进行模拟，表明蚯蚓体内NP可提取态和不可提取残留的消除半衰期分别为22.6和1.9天；蚯蚓体内具有高活性蛋白水解酶和芳香族双加氧酶，这和所观察到的蚯蚓降解腐殖物质中蛋白组份以及苯酚类污染物在蚯蚓体内的转化和结合态残留的形成具有重要的关联。研究结果提示，食土蚯蚓通过肠道作用显著影响苯酚类污染物在土壤环境中的归趋，污染物在体内富集和转化污染物，形成大量结合态残留，因此在评价此类污染物土壤环境过程、行为和风险时，要考虑食土蚯蚓的影响以及污染物在土壤中和蚯蚓体内结合态残留的稳定性和毒性。