水旱轮作体系下土壤-作物系统多环芳烃的迁移转化行为

农用地土壤中多环芳烃的迁移转化关系到农产品的安全与地下水的污染状况，值得开展深入、系统的研究。本项目提出采用野外与室内模拟相结合的方法，开展水旱轮作体系下多环芳烃在土壤与作物之间的迁移转化行为研究。突出作物籽粒中多环芳烃的富集机理，明确影响多环芳烃在水稻收割期向籽粒部分富集的决定性因素，估算作物籽粒多环芳烃的富集系数和吸收速率。重点考察水旱轮作（干湿交替）过程对多环芳烃迁移行为的影响，模拟淹水环境、旱地土壤环境以及干湿交替过程，分析土壤多环芳烃的迁移转化特征。从研究污染机理的角度出发，为农用地有机污染的修复与调控提供启示。项目成果将揭示农田土壤中多环芳烃在不同土壤类型与不同土地利用方式下的行为特征，以及随着作物生长在成熟期向籽粒富集的动态与机制，从而为缓解当前日益严峻的农用地污染形势提供科学参考。

本项目是在我国逐步加强对农用土地质量进行评估及分等定级的背景下提出的，旨在对以多环芳烃为代表的持久性有机污染物在农田生态系统中的分布特征及迁移行为作出研究。项目以我国广东省清远市龙塘-石角镇作为主要研究区，以一个轮作（水稻-花生-空地）为周期，探讨了水旱轮作对农田土壤和作物中多环芳烃分布的影响，水稻成熟期作物籽粒中多环芳烃的富集动态，以及多环芳烃在大气、灌溉水、农田土壤等各介质中的动态及其在农田生态系统的地球化学行为等。研究结果表明，在整个水稻-花生-空地的轮作周期内，农田土壤在逐步失水变干的过程中，多环芳烃化合物的浓度持续降低，PAH总量由4月水稻田期间的190.97±41.71ng/g降为8月花生种植旱地的159.22±41.99ng/g，到11月土地进入空闲时期进一步降为89.61±63.22ng/g。这说明水旱轮作引起的水的淋滤、微生物降解、植物根系带走等作用对土壤中PAH化合物的去除是明显的。在水稻成熟时期稻田排水前后，每单位干重水稻籽粒中的多环芳烃总量波动不大，分别为30.63±18.31ng/g和31.22±14.52ng/g，但芴、菲两种化合物却在此期间加速向籽粒富集。在此期间，土壤中多环芳烃总量呈现显著下降趋势，由排水前的554.5±236.6ng/g下降到236.1±173.8ng/g，而稻田灌溉水及农区空气中的多环芳烃浓度变化并不显著。因此研究认为，稻田排水期间水土性状的改变使得土壤中的典型PAH污染物倾向于被作物根系吸收并向上迁移。本项目的研究成果有助于了解我国水旱轮作农用土地中持久性有机污染物的行为特征，补充我国土地质量评估体系中持久性有机污染物指标的评价方法及标准，为土地资源的科学合理利用提供依据与支撑。