高风险农药在会仙岩溶湿地系统中的归趋及其潜在生态风险

As the largest and most valuable research wetland in China and global tropical, subtropical karst peak forest landform, the agricultural production around the fragile wetland leads to severely damage. As a typical agricultural non-point source pollutants, high risk of pesticides will bring potential risk to ecological environment of Huixian wetland. Currently, the Huixian karst wetland focus on the formation of the wetland evolution, ecological tourism development, and the eutrophication of karst wetland, and lack of investigation and research on the pollutions survey and potential ecological risk assessment of combined pollution. Therefore, the present project aims to analyze the exposure and the fate of pesticide mixtures in the Huixian karst wetland system, systematic study on the sediment absorption and leaching, and reveals the migration rules of pesticide pollution in the wetland. The combined exposure of the high risk pesticides in the wetland system is studied. The interaction (additive effect and synergistic effect) of pesticide mixture was revealed based on the dose addition model. The mixture risk quotient is used to assess the ecological risk of pesticide mixtures based on the traditional dose addition and independent action models. The potential ecological risk of pesticide mixtures in the Huixian karst wetland system is systematically studied. The results provide a scientific basis for agricultural non-point source pollution control and water ecological restoration in Huixian wetland.

桂林会仙湿地作为全国乃至全球热带、亚热带岩溶峰林地貌中最大和最有研究价值的典型湿地，其周边农业面源污染致使生境脆弱的湿地进一步受到破坏。高风险农药作为典型的农业面源污染物亦会对会仙湿地的生态环境带来潜在风险。目前该湿地的研究主要集中在岩溶湿地的形成演化、生态旅游开发和富营养化等方面，而有关农药污染物调查和复合污染潜在生态风险评估鲜有研究。本项目拟开展会仙岩溶湿地系统的农药复合污染暴露水平和环境归宿研究，基于农药的底泥吸收与浸出过程，揭示农药污染物在湿地水体、植物、底泥和地下水中的迁移规律，探究高风险农药在岩溶湿地系统的复合暴露特征；基于剂量加和模型分析农药混合物的相互作用（加和作用和协同作用），并以传统剂量加和与独立作用模型评估农药混合物的暴露风险，系统评估会仙岩溶湿地系统中高风险农药潜在生态风险，为会仙湿地农业面源污染治理及水生态修复提供科学依据。

桂林会仙湿地是全球最大和最有研究价值的典型岩溶湿地，其周边OCPs和OPs等高风险农药农业面源污染对生境脆弱的湿地构成严重威胁。本项目研究了会仙岩溶湿地的农药复合污染暴露水平、时空分布特征和迁移归宿，利用微孔板毒性法分析了OCPs和OPs单一及混合物毒性效应，基于组合指数法分析农药混合物的相互作用，采用风险商和质量基准法系统评估会仙岩溶湿地中农药及其混合物潜在生态风险。项目研究发现会仙湿地各介质中共检出15种OCPs和14种OPs。水体、沉积物（土壤）和植物中∑OCPs分别为26.01~305.77ng/L、44.76~345.10ng/g、6.55~100.03ng/g，其中HCHs和DDTs分别占16.24%~ 88.45%和0%~53.37%，是会仙湿地OCPs的主要组分。水体中∑OPs为0~182.59ng/L，毒死蜱、甲胺磷和对硫磷的检出率较高。研究区域不同水期水体、沉积物和稻田土壤OCPs浓度大小分别呈现为平水期>丰水期>春汛期>枯水期、枯水期>平水期>丰水期>春汛期、春汛期>平水期>丰水期>枯水期。各采样点间各种各类OCPs浓度的平均值差异并不是很大，但最小值和最大值的比较大差异，空间分布并不均匀。OCPs在会仙湿地中的水平迁移路径总体呈现为：稻田表层土壤→沟渠水体→湿地湖泊水→湿地湖泊沉积物和水生植物；稻田下层土壤ΣOCPs浓度显著大于表层的浓度，证明了有机氯农药产生了垂直向下迁移，但各种OCPs的迁移能力有明显区别。15种OCPs在水相与沉积物相间的逸度商分析结果表明会仙湿地湖泊水中OCPs持续向沉积物相沉积。微孔板毒性研究结果显示DDTs类有机氯农药对斜生栅藻的毒性明显大于HCHs类有机氯农药，混合物的毒性大小不完全依赖于混合物的浓度，还受混合物组分的pi值及组分间的相互作用影响。基于会仙湿地OCPs浓度水平的混合物毒性效应研究发现，各种混合体系混合物的组合指数CI值均远小于1，混合物间呈现为协同作用，β-HCH和环氧七氯是毒性效应贡献最关键的组分。采用风险商和风险评估值对水体和沉积物OCPs的生态风险评价结果显示，会仙湿地介质中OCPs及其混合物具有很高的潜在生态风险。本研究成果可为会仙湿地农业面源污染防控及水生态修复提供科学依据。