土壤中阿特拉津环境行为及降解转化研究

针对土壤中阿特拉津环境行为及降解转化问题,介绍了除草剂阿特拉津,主要包括阿特拉津的基本理化性质和目前阿特拉津的使用状况,环境问题,已成为阻碍经济社会发展的因素.水、大气和土壤都已成为经济发展的绊脚石,人们源源不断地将工业及生活垃圾,废气排放到环境当中,带来了严重影响.全球环境日益被破坏,为了全球粮食的供应,农药的使用也为土壤带来了严重的环境问题.探讨了阿特拉津的环境行为及降解转化,包括阿特拉津的环境行为和阿特拉津的降解转化.     

抗坏血酸还原降解土壤中的阿特拉津

研究了抗坏血酸还原降解土壤中阿特拉津的效率、影响因素和途径。结果表明:抗坏血酸能有效降解土壤中阿特拉津。当抗坏血酸浓度为20 mmol/L,初始pH为7. 0,温度为20℃时,土壤中阿特拉津降解率达到85. 5%,降解速率为0. 117 d-1。氧气会增加抗坏血酸的消耗量,从而抑制土壤中阿特拉津的降解。在20～50℃内增加反应温度能促进土壤中阿特拉津的降解,抗坏血酸降解土壤中阿特拉津的表观活化能为22. 6 k J/mol。抗坏血酸在碱性条件下降解阿特拉津的效率显著高于中性和酸性。抗坏血酸降解阿特拉津的途径主要包括脱氯、脱烷基和羟基化反应。     

阿特拉津生态毒性与生物降解的研究

阿特拉津在世界范围内已经使用了40多年,目前仍然是应用广泛的化学除草剂之一.在许多国家及地区的地表水、地下水和土壤中都检测出了阿特拉津及其降解产生的中间产物.阿特拉津在土壤和水体中的持留期较长并具有生物蓄积性,不但对粮食和食品安全构成了潜在威胁,而且会扰乱和破坏生物活性,对生态环境的影响具有全球性.因此,深入研究阿特拉津的生态风险问题及其污染水体和土壤的生物修复,已成为目前研究的热点.从阿特拉津生态毒性、阿特拉津降解微生物及降解途径方面,对降解阿特拉津的酶学、遗传学和生物工程研究概况作简要介绍,为更好的利用生物技术修复阿特拉津的污染提供理论依据.     

土壤和水样中阿特拉津的微生物降解研究

利用实验室已经筛选到的阿特拉津降解菌株Arthrobacter sp.FM326为研究材料,研究了该降解菌在不同含水率(5%、15%、25%)的土壤和不同的水样中(农药厂排污水水样、晋宁蔬菜地沟渠水样、盘龙江水样)对阿特拉津的降解。实验结果表明,培养3d后,菌株FM326显著促进了污染土壤中阿特拉津的降解(降解效率可达95%)。土壤含水率较低时,土壤中阿特拉津的降解作用主要靠微生物的作用。随着土壤含水率的增加,土壤中阿特拉津的物理化学降解作用增强,但仍以生物降解作用为主。培养5d后,与对照相比,菌株FM326在3种水样中对阿特拉津均有显著的降解作用,其降解效率由大到小的顺序为:农药厂排污水水样(98%)晋宁蔬菜地沟渠水样(91%)盘龙江水样(86%)。     

阿特拉津降解菌SD41的分离鉴定及土壤修复

从山东省多年施用阿特拉津的农田土壤中分离到一株阿特拉津降解菌SD41,通过形态学、生理生化特征及16S rRNA序列分析初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.)。该菌能以阿特拉津为唯一氮源生长,48 h内对1 000 mg/L的阿特拉津(pH 7.0)降解率为94.95%,在16~42℃、pH 7~10、0%~3%盐浓度条件下,对阿特拉津都有较高的降解率,外源性氮源对其降解无影响。该菌含有trzN和atzBC 3个阿特拉津降解基因。敏感作物盆栽试验证明,该菌株处理7 d能明显恢复小麦的各项生物量指标,具有很好的土壤修复能力,可为阿特拉津的生物修复提供良好的菌种资源。     

丛枝菌根根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应

为了探求丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza,AM)根际细菌群落对阿特拉津胁迫的响应,本试验以摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)为供试AM真菌菌株,以紫花苜蓿(Medicago sativa)为宿主植物,利用盆栽法建立AM共生体后,再施加10 mg·kg-1阿特拉津进行胁迫.当阿特拉津去除率达到50%时,分别采集未接种+未施药(NM.NA)、接种+未施药(AM.NA)、未接种+施药(NM.AT)和接种+施药(AM.AT)4种处理的根际土壤,通过16S rRNA V4高通量测序技术解析了根际土壤细菌群落特征,以及其与接种F.mosseae、施加阿特拉津之间的相关性.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)为4种处理根际土壤中的三大优势菌群.单独接种F.mosseae或施加阿特拉津均未对根际细菌群落α-多样性产生显著影响,但先接种F.mosseae形成AM后,施加阿特拉津可引起细菌群落Shannon指数显著增加.此外,接种F.mosseae提高了根际土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属Arthrobacter、Mycobacterium、Frankia和Stenotrophomonas的相对丰度,其中,Arthrobacter受F.mosseae、阿特拉津及其二者交互作用的显著性影响.本研究结果在一定程度上揭示了AM间接提高土壤中具有阿特拉津降解潜力菌属的相对丰度,也可为利用AM真菌修复阿特拉津污染土壤奠定一定的理论基础.     

腐殖酸和β-环糊精对阿特拉津光降解的影响

在环境中广泛存在的三嗪类除草剂阿特拉津是目前应用最为广泛的除草剂之一,在环境中具有高持久性,对人体有致癌毒性和内分泌干扰影响。为考察溶解性腐殖酸和β-环糊精对阿特拉津光降解的影响,试验了β-环糊精、腐殖酸与阿特拉津的相互作用及腐殖酸对β-环糊精/阿特拉津光降解的影响。结果表明,阿特拉津光降解符合一级反应动力学,将阿特拉津与β-环糊精以2∶1和1∶2的摩尔比混合后,β-环糊精对阿特拉津的光降解有促进作用。加入不同浓度的腐殖酸,对阿特拉津的光降解存在抑制作用,腐殖酸浓度越大,对阿特拉津光降解的抑制作用就越明显。当阿特拉津与β-环糊精以2∶1摩尔比混合后,加入不同浓度的腐殖酸,对阿特拉津的光降解存在促进作用,降解率随腐殖酸浓度的增加而增加。     

亚铁活化次氯酸钠降解土壤中阿特拉津

通过考察NaClO添加量、n（Fe2+）:n（NaClO）、反应时间、土壤pH、腐植酸与无机阴离子对阿特拉津降解效率的影响,对比Fe2+/NaClO氧化处理后土壤微生物群落的变化情况,探究了FeSO₄活化NaClO对土壤中阿特拉津的降解性能。结果表明:当NaClO添加量为10 mmol,n（Fe2+）:n（NaClO）为1:1时,阿特拉津降解效率最佳,为82%;其降解符合一级反应动力学模型;Fe2+/NaClO体系比单独的NaClO可产生更多的·OH参与阿特拉津降解;降解过程受土壤pH（3~9）影响较小;腐植酸和无机阴离子（Cl-、HCO₃-）对阿特拉津降解有消极影响。经过Fe2+/NaClO处理后土壤微生物门类丰度发生明显变化,如Proteobacteria门丰度由25.46%变化为72.73%。     

除草剂对水稻土微生物的影响

以阿特拉津、丁草胺和甲磺隆 3种除草剂为例 ,采用熏蒸提取法和BIOLOG碳素利用法研究了土壤中除草剂污染与水稻土微生物之间的关系及其环境意义 .结果表明以 10mg·kg-1含量施入水稻土的甲磺隆在施用初期导致微生物生物量下降 ,随培养时间的推移 ,生物量有所恢复 ;相同浓度的阿特拉津和丁草胺对水稻土微生物生物量影响不明显 .BIOLOG数据显示 ,3种除草剂施用初期 (第 2d)微生物碳源利用多样性变化不明显 ,随着培养时间的增加微生物碳源利用多样性发生变化 ,变化趋势因除草剂类型不同而异 :甲磺隆除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性先有明显降低 ,培养后期呈上升趋势 ;阿特拉津和丁草胺除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性基本不受影响 .     

砂质壤土中农药阿特拉津阻滞因子的研究

采用批量平衡法和流动平衡法对农药阿特拉津在砂质壤土中的吸附特性进行了研究 ,获得表征其在水 土间分配的吸附常数 ,计算出阿特拉津在该质地土壤中运移的阻滞因子 ;同时 ,由易混合置换实验中测定的阿特拉津出流动态 ,通过求解对流 弥散方程的反问题 ,获得了砂质壤土对该农药的吸附特性参数 .此外 ,还利用阿特拉津的若干物化参数 ,求取了它的阻滞因子 .研究表明 ,实验方法与理论计算的结果具有较好的一致性     

浅论土壤环境容量

介绍了土壤环境容量的含义以及静容量等相关知识,土壤环境容量的理论依据,土壤环境容量的确定,土壤环境容量模型的建立,土壤环境容量的应用.最后讨论了土壤环境容量未来的发展.     

土壤环境承载力评价体系构建与应用

为了解土壤环境对污染物的容纳能力和对人类活动的承载能力,达到有效遏制土壤污染的加重趋势和实现土壤环境风险全面管控的目的,基于土壤环境质量评价,通过区域土壤污染物输入-输出通量分析和污染风险特征分析,以土壤净化缓冲功能为核心构建全面反映土壤性质、污染演变趋势和风险特征的土壤环境承载力综合评价指标体系,并提出基于评价指标的安全系数核算方法.以北京市建设用地为研究对象开展区域尺度的土壤重金属环境承载力定量评价,验证评价指标体系与方法的科学可行性.结果表明,北京市Cu、Zn、Pb和Cd的土壤环境承载力差异明显,Cd元素土壤环境承载力较其他元素低.明确土壤环境承载力概念与内涵、完善土壤环境承载力评价框架、构建土壤环境承载力信息数据库和开展土壤环境承载力核算试点等4个方面对土壤污染的有效防治具有重要意义.     

荷兰人体健康土壤环境基准与标准研究及其对我国的启示

土壤环境基准与标准是开展土壤环境保护与管理的基础. 荷兰是世界上较早开展污染土壤风险管控与土壤环境基准研究的发达国家之一,本文以荷兰为例,综述其土壤环境基准与标准研究,以期为我国土壤环境基准制定提供参考. 通过分析荷兰建立的有关土壤环境保护与管理的政策与法规,系统梳理已经制定的基于保护人体健康的土壤环境基准与标准,从人体毒理学基准、用地类型、暴露途径以及暴露参数四方面阐述荷兰土壤环境基准的制定方法,最后提出对我国土壤环境基准研究的建议. 荷兰较早制定了有关土壤修复的法案,形成了以土壤修复和可持续管理为主的法律体系,建立了以干预值和最大值为主的标准体系,并确定了土壤环境基准推导的理论方法. 我国应完善土壤污染防治的法规标准体系,开展符合区域具体情况、多种用地方式下的精细化土壤环境基准研究,加强本土化暴露评估模型研究,建立土壤环境基准数据库与优控污染物名录.      

中国土壤环境质量区划方案

针对我国土壤环境质量分区管理的重大需求,基于土壤重金属背景值与地球化学值及有机物等污染物信息的数据挖掘、空间叠置与验证分析,阐述了全国土壤环境质量现状与空间格局;通过全国尺度土壤环境质量形成机制分析,构建了以土壤环境质量评价为核心的区划指标体系,提出了土壤环境质量区划方案,将我国划分为4个一级区,22个二级区,57个三级区,为我国土壤环境功能区划制定与区域风险防控提供了科学依据.     

我国土壤环境保护标准体系优化研究与建议

我国现行土壤环境保护标准体系是在以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》为核心标准的基础上逐步形成的,是根据当时我国土壤环境研究水平并结合土壤环境管理要求而制定,在一定历史时期对我国土壤污染防治和环境管理具有重要作用.但是,随着我国经济社会发展和土壤环境问题日益复杂化,该标准逐渐暴露出土壤类型和污染物控制项目覆盖面不全,与其他相关标准有部分重复、衔接性差,以及在实际工作中适用性差等问题.因而,以该标准为核心的整个土壤环境保护标准体系在完整性、系统性、协调性和适用性等方面存在不足.在系统梳理我国现行土壤环境保护标准体系构成及存在问题,分析其他国家和地方土壤环境管理制度、制订方法和相关标准的基础上,结合我国土壤环境特点和土壤环境管理需求,提出进一步完善我国土壤环境保护标准体系的框架结构优化方案,主要由土壤环境质量标准体系(土壤环境背景值、土壤污染风险筛选值、土壤修复目标值和耕地质量等级划分)、土壤环境污染防控标准体系、土壤相关配套标准体系和土壤环境基础标准体系四大类标准体系组成.此外,基于人体健康和生态安全的污染物土壤环境基准是土壤环境风险评价系列标准制订的基础.作为环境管理的基础手段,优化的土壤环境保护标准体系可为《土壤污染防治行动计划》的实施和《土壤环境保护法》的制订提供有力的技术支持.根据土壤环境具有地域性强、差异性大的特点,建议尽快出台《土壤环境保护法》,明确国家标准与地方标准各自的定位与关联,推动制订地方土壤环境保护标准,国家则应集中开展土壤环境基准、标准制订技术规范等相关研究,为土壤环境保护标准体系的完善提供基础技术支撑.      

不同国家基于健康风险的土壤环境基准比较研究与启示

20世纪90年代以来,许多发达国家颁布了基于健康风险的土壤环境标准及基准背景技术文件,为发展中国家启动标准制订和开展基准研究提供了重要的方法学参考.然而,由于各国在环境立法框架、基准推导过程、环境气候特征、土壤类型、人群生活方式与习惯等方面的不同,导致其基准名称、基准功能、保护受体以及基准取值等存在较大的差异.本文在综述基于健康风险的土壤环境基准科学内涵与基本特征的基础上,对不同国家场地土壤环境基准的名称、功能及基准值的差异进行了比较研究,从土地利用类型划分、暴露情景和暴露途径设定、致癌物可接受风险水平选择以及人体暴露参数确定等4个方面,对不同国家制定场地土壤环境基准的关键技术和影响因素进行了总结分析,探讨了借鉴国外经验考虑区域差异制定我国土壤环境基准的对策与方略,并指出了当前我国制定场地土壤环境基准和标准面临的困难和挑战.     

再生铅冶炼对土壤环境影响及其评价和环境管理

再生铅冶炼是对废弃物的循环利用,防治铅污染的重要手段,但冶炼中处置不当,会引起土壤污染,再生铅冶炼对土壤环境的影响,首先进行环境影响识别,并根据冶炼中铅的排放强度和铅的生物地球化学循环规律来阐明其排放特点和进入土壤的途径,通过再生铅冶炼项目环境影响评价的实例,探讨了土壤环境质量的现状分析、评价和预测等研究方法,并提出严格执行环境影响评价制度和“三同时”制度,强化建设项目本身的环境管理和完善土壤环境质量标准等土壤环境管理措施。     

关于土壤环境污染及控制指导值制订问题的探讨

《土壤污染防治行动计划》是国家系统开展土壤污染预防、保护、管控和治理的重大战略部署。文章从污染物来源和土壤污染判断依据两方面探讨了"土壤污染"的概念;提出了我国的"土壤环境污染控制指导值"包括3套指导值,分别为"土壤环境风险筛选值"、"土壤环境修复指导值"和"土壤环境修复启动值",并分析了3套指导值的目标定位、制订策略和执行策略。     

土壤环境质量预警体系构建与应用

土壤环境质量预警是实施土壤污染风险分类分级管控措施的重要依据.为快速了解区域土壤环境质量水平,在土壤环境质量恶化前及时采取有效措施遏制土壤污染持续加重的态势,基于环境容量和污染物输入-输出通量理论分别构建了简易、有效和可量化的农用地和建设用地土壤环境质量预警体系,进一步结合土壤环境质量标准、食品安全标准和致癌风险系数提出相应的预警方法和预警机制,并以攸县农用地和北京市五环内建设用地为研究区域,评价土壤环境质量现状,预测不同情景下的土壤环境质量超标风险.结果表明,攸县网岭和桃水镇两地农用地土壤环境质量均隶属五级预警水平,相对其他修复措施,污染秸秆不还田可在较短时间内将土壤中镉含量降低至风险筛选值水平以下.北京市五环内建成区土壤质量状况良好,较长时间内不存在健康风险隐患,无突变情景和乐观情景下Cd、Cu、Pb和Zn的风险超标年限均远高于50 a,隶属一级预警水平.     

重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施

重污染企业附近土壤由于长期的污染累积,加上企业退役时忽视了污染物的有效处理,退役后的土地在二次利用时普遍存在较大的环境风险.通过分析重污染企业对土壤污染的途径、类型和程度,以及退役土地污染的环境风险评价及其治理方法,结合重污染企业退役前后的环境管理现状,提出要制定环境管理技术规范和用地土壤标准,出台土壤修复相关的政策和措施,明确土壤修复责任主体,建立土壤污染修复和风险保障金制度,实施全过程的环境管理,并确保土壤污染信息透明化,研究和引进先进的修复技术,严把土壤修复质量和验收关,规范退役土地利用程序等措施.