有机质对热带农业土壤中残留壬基酚环境行为的影响研究

The alkylphenols (APs) is widely distributed in the environment, while nonylphenol (NP) is considered as the typical environmental APs pollutants. It has been reported that NP has estrogenic activity, but its mechanism remains unclear. Nonylphenol（NP）, is one of the US EPA (Environmental Protection Agency) Priority Pollutantsis, which is a persistent organic pollutant (POP) , with longer latency, and not easy to degrade . Soil organic matter (SOM) is recognized as the key factor affecting the behavior and the fate of organic pollutants in soils. Addition of organic amendments to soils can change the SOM content and thus may affect pesticide adsorption/desorption processes. In this study, the influence and its mechanisms of exogenous DOMs and organic amendments on behaviors of nonylpheno in soils will be investigated.

土壤中持久性残留污染物的解吸、运移及其生物毒性严重影响生态环境及农产品质量安全。本项目以农药助剂壬基酚污染的热带农业土壤为研究对象，以农业生产中常用的两种代表性有机肥（无害污泥和水稻秸秆）为水溶性有机物的提取原料，以猪粪堆肥和无害污泥为外源固态有机物料，综合采用化学、物理、生物学等方法，研究热带农业土壤中残留壬基酚在有机质作用下的向上和向下迁移规律及生物有效性，研究有机质与壬基酚相互作用的物理、化学机理，以阐释有机质在壬基酚环境转移归趋中的作用及其机制；探明植物吸收富集壬基酚与土壤吸附作用之间的量化关系，以揭示有机质对壬基酚生物可用性的影响及其机制；研究壬基酚对小番茄的毒理效应，并通过生物信息学方法解析植物对胁迫信号响应的传导及分子调控机制。本项目对合理评价和监测土壤的污染水平、探讨土壤污染治理的新策略具有重要意义，同时为评价农药助剂毒性及农产品质量安全提供新的科学依据和可靠的检测方法。

土壤中持久性污染物的运移及其生物毒性严重影响生态环境及农产品质量安全。据报道，伴随着污泥还田、污灌及农药应用等进入土壤和沉积物中的壬基酚（Nonylphenol, NP）含量高达数百甚至上千mg kg-1。土壤中的有机污染物不仅可以通过淋溶(与吸附-解吸和降解密切相关)进一步造成地下水污染，而且可通过作物吸收危害食品安全。因此，本项目开展了以下研究：① 研究了非离子表面活性剂对NP在土壤中吸附-解吸与迁移行为的影响，发现当外源添加非离子表面活性剂浓度大于其临界胶束浓度时，能显著抑制土壤对NP的吸附，促进其随水迁移，基于此可进一步运用土壤洗涤技术等利用表面活性剂增效修复去除地下含水层中的NP污染。② 研究了2 种来源水溶性有机物(Dissolved organic matter, DOM)对NP在土壤中吸附-解吸与迁移行为的影响，发现DOM能明显活化土壤中NP，且来源于猪粪堆肥的 DOM 较水稻秸秆 DOM更易与NP相互作用，因此对NP环境行为的影响就更显著。③ 研究了蚯蚓粪(earthworm casts, EWC)对土壤中NP的吸附-解吸、降解和生物有效性的影响。结果显示，EWC的施用增加了土壤中氮、磷和有机质的含量；能显著增强土壤对NP的吸附能力，抑制解吸，并延长NP在土壤中的半衰期；同时还能抑制农作物对土壤中NP的吸收及传导，显著增强农作物的生长及抗逆能力。此结果对实现化肥有机替代与减施意义重大。④ 研究了EWC对NP诱导小番茄幼苗生物毒性的影响及其机制，结果显示：EWC可通过促进小番茄生长，强化小番茄的解毒酶系统，提高植株对NP的耐受性，缓解NP对小番茄幼苗造成的胁迫，抑制活性氧大量蓄积，减轻脂质过氧化作用对植株带来的伤害，上述结果对于制定策略应对NP对农业产出、食品质量的损害具有一定的启发作用。另外，结合生产实际扩展研究了西草净对小麦的生物毒性效应，及有机肥对土壤中戊菌唑吸附-解吸、迁移行为及生物有效性的影响。本项目研究结果为指导农药的安全使用，及制定策略减少药害发生提供重要的科学依据，为热带农业面源污染综合治理提供技术支撑，为实现化肥有机替代提供科学数据。