我國農(nóng)田土壤和周邊樹皮中持久性有毒物質(zhì)的殘留特征及健康風(fēng)險(xiǎn).pdf

1、持久性有毒物質(zhì)(Persistent Toxic Substances，PTSs)是一類在環(huán)境中普遍存在但難以降解、可遠(yuǎn)距離遷移、具有很強(qiáng)的生物和生態(tài)毒性、并能隨食物鏈在動(dòng)物和人體中不斷富集放大的物質(zhì)。其中有機(jī)氯農(nóng)藥六六六(Hexachlorocyclohexanes,HCHs)、滴滴涕(Dichlorodiphenyltrichloroethanes,DDTs)、鄰苯二甲酸酯(Phthalate esters，PAEs)和重金屬元素是

2、典型的PTSs。隨著近幾十年來我國的快速發(fā)展，這些物質(zhì)的生產(chǎn)和使用量十分巨大。雖然有機(jī)氯農(nóng)藥已經(jīng)禁用了三十多年，但由于其較強(qiáng)的持久性，仍能在各種環(huán)境介質(zhì)中檢出，并對生態(tài)系統(tǒng)和人體造成一定危害;PAEs和重金屬是農(nóng)業(yè)活動(dòng)中常見的污染物，至今仍在不斷地輸入到農(nóng)田環(huán)境中。因此，對于此類污染物在環(huán)境中殘留及歸趨的研究以及健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)是十分必要的。然而，迄今為止，對于這些污染物在我國全國大范圍內(nèi)的土壤及大氣中的殘留分布特征及健康風(fēng)險(xiǎn)研究十分有限

3、，特別是針對具有手性的有機(jī)氯農(nóng)藥在對映體層面上研究十分稀少。另外，利用樹皮作為污染物的大氣被動(dòng)采樣器研究大氣污染狀況在我國開展的也不多。因此，在本論文的研究中，進(jìn)行了全國31個(gè)省、自治區(qū)或直轄市農(nóng)田表層土壤及周邊樹皮的采樣，分析了土壤中HCHs、DDTs、PAEs和金屬元素的含量以及樹皮中HCHs和DDTs的濃度水平，闡明了它們在我國農(nóng)田土壤和周邊大氣中的分布特征及影響因素，揭示了這些污染物的來源，并評(píng)估了人體暴露的健康風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)，對具

4、有手性的α-HCH和o，p'-DDT進(jìn)行了對映體特征分析。得到的主要結(jié)果如下:
　　(1)我國農(nóng)田土壤中α-HCH、β-HCH、γ-HCH和HCHs總濃度的平均值分別為0.190、1.31、0.236和1.74ng/g，其殘留主要來源于歷史上工業(yè)六六六的使用。高濃度的HCHs主要分布在我國的中部和南部地區(qū)。相對于β-HCH異構(gòu)體來說，α-HCH和γ-HCH更容易富集在HCHs總濃度低、溫度低、海拔高以及降水量少的地區(qū)。對映體特征分

5、析結(jié)果表明，在我國大部分農(nóng)田土壤中，(-)-α-HCH更容易優(yōu)先降解。另外，評(píng)估了土壤中HCHs通過多種途徑暴露于人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)。總體上，非致癌性風(fēng)險(xiǎn)的平均危害指數(shù)均小于1，表明我國農(nóng)田土壤中HCHs不會(huì)對人體產(chǎn)生非致癌性風(fēng)險(xiǎn);致癌性風(fēng)險(xiǎn)值小于1×10-4，說明農(nóng)田土壤中HCHs對人體的致癌性風(fēng)險(xiǎn)處于低或非常低的水平。
　　(2)我國農(nóng)田周邊樹皮中α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH和HCHs總濃度的平均值分別為1.

6、16、2.51、1.67、0.368和5.71 ng/g，它們主要是由于歷史上工業(yè)六六六和林丹的使用隨大氣遷移造成的殘留。京津冀地區(qū)是我國樹皮中HCHs殘留最高的地區(qū)。樹皮中HCHs總濃度不僅與年平均降水量和溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，并且由于樹皮能夠同時(shí)富集氣態(tài)和顆粒態(tài)的污染物，因此其還與大氣中PM10和PM2.5的濃度呈正相關(guān)。在對映體分析中，(+)-α-HCH會(huì)在大多數(shù)樹皮樣品中優(yōu)先富集，且α-HCH的對映體比值與α-HCH的濃度及采樣點(diǎn)的

7、海拔正相關(guān)。
　　(3)我國農(nóng)田土壤中DDTs總濃度的平均值為8.06ng/g，o，p'-DDE、p,p'-DDE、o，p'-DDD、p,p'-DDD、o，p'-DDT和p,p'-DDT的平均濃度分別為0.137、3.29、0.242、0.469、0.711和3.21ng/g，主要來源為歷史上工業(yè)DDTs的使用，但也有部分屬于三氯殺螨醇和DDTs的新來源。DDTs在我國東部地區(qū)農(nóng)田土壤中的濃度高于西部地區(qū)，其殘留特征受土壤有機(jī)質(zhì)含

8、量及地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。與2011年本課題組的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明，經(jīng)過兩年的時(shí)間，DDTs在我國農(nóng)田表層土壤中的平均濃度及殘留總量均略有下降，土壤有機(jī)質(zhì)在這個(gè)過程中起到了重要的作用。對映體特征分析表明，在我國大多數(shù)農(nóng)田土壤中，(-)-o，p'-DDT相對于(+)-o，p'-DDT會(huì)優(yōu)先進(jìn)行富集，并且隨著環(huán)境溫度的升高，o，p'-DDT的對映體偏差也有逐漸上升的趨勢。在我國，除了2.46％的農(nóng)田土壤樣品中DDTs的含量對人體具

9、有非致癌性風(fēng)險(xiǎn)，以及1.64％土壤樣品具有致癌性風(fēng)險(xiǎn)外，其余樣品中DDTs暴露于人體的濃度水平相對安全。
　　(4)DDTs在我國農(nóng)田周邊樹皮中的平均值為5.61ng/g，o，p'-DDE、p,p'-DDE、o，p'-DDD、p,p'-DDD、o，p'-DDT和p,p'-DDT的平均濃度分別為0.558、1.56、0.375、0.298、1.22和1.60 ng/g，主要來源為歷史上工業(yè)DDTs的使用，但也部分受三氯殺螨醇和DDT

10、s新來源的影響。與土壤中DDTs的分布趨勢相似，樹皮中DDTs在我國的東部地區(qū)的濃度高于西部地區(qū)，其中我國京津冀地區(qū)DDTs的濃度最高。大氣中PM2.5的濃度及各地的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度是影響DDTs在大氣中再次分布的重要因素。具有手性的o，p'-DDT在樹皮中的對映體選擇性特征主要受土壤揮發(fā)影響，大部分樹皮中(-)-o，p'-DDT會(huì)選擇性富集而(+)-o,p'-DDT則會(huì)優(yōu)先被降解。
　　(5)利用樹皮/大氣分配模型預(yù)測了我國農(nóng)田

11、大氣中DDTs的濃度，平均值為860pg/m3，污染集中在我國的東南部地區(qū)。我國大氣中DDTs通過呼吸途徑對人體產(chǎn)生的致癌性風(fēng)險(xiǎn)全部低于最低風(fēng)險(xiǎn)值，即不會(huì)對人體產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)。土氣交換特征研究結(jié)果表明，我國大部分農(nóng)田中DDTs及其代謝產(chǎn)物的逸度分?jǐn)?shù)值小于0.3，說明我國農(nóng)田中DDTs仍處于從大氣向土壤沉降的過程中，并且數(shù)據(jù)表明，這個(gè)過程主要受環(huán)境溫度和降水量的影響。
　　(6)我國農(nóng)田土壤中15種PAEs的總濃度在75.0-6369

12、μg/kg范圍內(nèi)，污染主要集中在我國的福建、廣東和新疆三省。在這些化合物中，DEHP(Bis(2-Ethylhexyl)phthalate)含量最高，平均含量占到了總PAEs的71.5％。我國農(nóng)田土壤中PAEs的主要來源為農(nóng)用膜的使用，其次為土壤增肥農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，所有土壤樣品中PAEs對人體的非致癌性風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于1，致癌性風(fēng)險(xiǎn)水平小于1×10-4，說明對人體沒有危害或危害較小。
　　(7)我國農(nóng)田土壤中Pb、

13、Cd、Zn和Cu的濃度分別在10.1-184.2、0.082-1.31、20.2-321.9和8.2-515.9mg/kg范圍內(nèi)，全國平均水平高于我國土壤背景值。Cr、Sb、Ni、 Co、Mn、Ca和Mg的濃度分別在27.5-111.1、0.564-3.54、3.14-94.4、0.715-31.3、40-1681、1289-132904和712-22626mg/kg的范圍內(nèi)。Pb、Cd、 Cr、Zn、Cu和Ni在農(nóng)田土壤中的分布趨勢相