（森林培育专业论文）丘陵平原区土壤有机氯农药残留迁移特征及评价.pdf

摘要 尽管有机氯农药( o c p s ) 已被禁用2 0 多年，但以o c p s 污染为主要特征的持久性有 机污染物( p o p s ) 在土壤和植物中的残留，仍在威胁着人类的生存与健康。迄今为止， 有关o c p s 残留和迁移特征的研究报道已经不计其数，但由于我国地形复杂、生态类 型多样、农药的施用量和施用方式差异较大，从而使已有的研究还不能完全满足污染 土壤修复和农林业清洁生产的需要。因此，以四川省典型的丘陵平原区( 五通桥区) 为研究对象，按功能分区和随机采样相结合的采集方法、x r i 咖g 插值法和模拟土柱实 验相结合的研究方法，检测 j 9 3 个表层土壤样品和2 1 5 个植物样品( 4 3 个植物种类) 的 有机氯及其异构体代谢物含量，研究土壤中o c p s 残留和迁移特征及其对土壤酶活性 的影响，研究了该区主要植物的农药残留特征，评估了土壤中滴滴涕( d d t s ) 及其异构 体残留特征和潜在的生态风险，初步筛选了吸收农药能力较强的植物和农药含量较少 的植物，为该区农林业生产布局及污染土壤的生态修复提供科学依据。 土壤中残留的h c h s 和d d t s 的异构体代谢物及总量均服从正态分布，并全部属于 强变异。1 8 4 的土壤h c h s 含量达到国家土壤环境质量一级标准( 5 0 腭k 9 1 ) ，其余 为二级标准( 蔬菜地 果园 旱地 苗圃地 油菜地 小麦轮作地，z h c h 残留量由高到低的排序是农林间作地 果园 蔬菜地 水稻田 油菜地 旱地 苗圃地 小麦轮作地；z d d t 的大小排序为水稻田 蔬菜地 农林间 作地 果园 苗圃地 旱地 小麦轮作地 油菜地。 土壤h c h s 各代谢物含量呈块状分布，而h c h s 总量相对较高的区域都分布在农业 区( 蔡金镇、冠英镇和石麟镇交界处) ；d d t 总量和p , p - d d t 含量的高值区域出现在低 山丘陵区( 石麟镇) ；p , p - d d d 和p , p - d d e 含量的高值区域出现在平原区( 杨柳镇、竹根 镇和西坝镇) 。总体而言，研究区域存在一定程度的有机氯农药污染。 淋溶强度与o c p s 的迁移降解成正向相关。土壤含水量为2 5 1 有利于0 - - 1 0 c m 的 眄质紫色土o c p s 降解；土壤含水量为3 7 5 和2 6 8 不利于1 0 - - - 2 0 c m 的o c p s 的降解。 壤含水量为4 2 3 和3 6 1 不利于o l o c m 的酸性紫色土o c p s 的降解；土壤含水量的 噌加不利于1 0 - - - 2 0 c m 的o c p s 的降解。研究区土壤多酚氧化酶活性的增加可有利于土壤 3 c p s 的降解。脱氢酶活性和脲酶活性对o c p s 降解的影响不大。钙质紫色土o c p s 的残 留量减少，硝酸还原酶的活性也相应减少。 研究区土壤都存在低剂量的d d t s 潜在生态风险。其中，生活区和工业区的土壤 具有潜在生态风险的可能性较小；农业区的土壤对鸟类，哺乳动物和土壤动物都可能 具有潜在的风险。除小麦地和油菜地之外，其他土地利用类型对哺乳动物可能具有潜 在的生态风险。 研究的植物样品中，o c p s 含量高的植物有马尾松( e n u sm a s s o n i a n a l a m b ) ( 1 4 9 3 0 p g k 9 1 ) 、芦苇( p h r a g m i t e sc o m m u n i s ) ( 11 2 9 9 r t g k g 1 ) 、蕉芋( c a n n ae d u l i s ) c 8 8 18 烬k 分1 ) 、甘薯( i p o m o e ab a t a t a s ) ( 7 5 9 0 斗g k 分1 ) 和乌泡( r u b u sm u l t i b r a c t e a t u s ) c 9 9 9 4 3 腭k 矿1 ) ；含量低的植物有榕树( f i r m i a n as i m p l e x ) ( 5 9 1 p g k f l ) 、南瓜( c u c u r b i t a m o s c h a t a ) ( 1 6 0 r t g k 9 1 ) 和柚( c f f 7 谢g r a n d i s ) ( 1 4 4 1 x g k 百1 ) ；紫云英( a s t r a g a l u ss i n i c u s ) 和 三叶草( m e d i c a g os a t i v a ) 未检测出o c p s 。农药残留量高的蕉芋、乌泡、山茶和小叶榕 可能是很好的富集植物，紫云英、三叶草和血皮菜( g y n u r a p s e u d o c h i n a b i c o l o r ) 可能为 很好的排异植物。 关键词：丘陵平原区土壤植物有机氯农药残留迁移 i l a b s 仃a c t p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ( p o p s ) c h a r a c t e r i z e db yo r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s ( o c p s ) i nt h es o i la n dp l a n tr e s i d u e sr e m a i n st h et h r e a t so nt h es u r v i v a la n dh e a l t ho f h u m a nb e i n g s ，a l t h o u g ht h ep e s t i c i d eh a sb e e np r o h i b i t e do v e rt w e n t yy e a r s m e a n w h i l e ， t h er e s u l t so b t a i n e di nt h ep a s tw e r es t i l ld i f f i c u l tt om a k et h en e e d so fp o l l u t e ds o f t r e m e d i a t i o na n da g r i c u l t u r a la n df o r e s t r yc l e a np r o d u c t i o nr e s u l t i n gf r o mt h ec o m p e x g e o m o r p h ，d i v e r s es o i l sa n de c o l o g i c a lt y p e s ，v a r i e da p p l i c a t i o nm e t h o d sa n da n a o u n t so f p e s t i c i d e ，a l t h o u g hn u m e r o u ss t u d i e sh a v eb e e ng i v e nt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fr e s i d u ea n d m i g r a t i o no fo c p s i no r d e rt op r o v i d et h es c i e n t i f i cb a s i sw i t ht h eo p t i m a ll a y o u to f a g r i c u l t u r a la n df o r e s t r yc l e a np r o d u c t i o na n dp o l l u t e ds o i lr e m e d i a t i o n , t h e r e f o r e , t h e c o n t e n t so fo c p sa n dt h e i ri s o m e r sa n dm e t a b o l i t e si n9 3s u r f a c es o i l sa n d4 5p l a n t s ( 215 p l a n ts a m p l e s ) w e r ed e t e c t e di nt y p i c a lh i l l ya n dp l a i nr e g i o n ( w u t o n g q i a oc o u n t y ) o fs w s i c h u a n , t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h er e s i d u ea n dm i g r a t i o no fo c p si ns o i l sa n di t se f f e c to n s o i le n z y m ea c t i v i t yw e r es t u d i e d ，t h ep o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s kw a sa s s e s s e d ，a n dt h ep l a n t s w i t hh i g h e ra n dl o w e ro c p sc o n t e n t sw e r ed i s t i n g u i s h e db a s e do nt h er e s i d u a l c h a r a c t e r i s t i c so fo c p si nt h er e p r e s e n t a t i v ep l a n t s ，e m p l o y i n gt h em e t h o d so fr a n d o m l y s a m p l i n gt h es o i l sa c c o r d i n gt of u n c t i o n a lz o n e sa n dk f i g i n gm e t h o di ng e o s t a t i s t i c si n c o m b i n a t i o nw i t hs i m u l a t e ds o i lc o r ee x p e r i m e n l r e s i d u a lh c h sa n dd d t sa n dt h e i ri s o m e r sa n dm e t a b o l i t e si ns o i l sd i s t r i b u t e d n o r m a l l yw i t hs t r o n gv a r i a t i o n s h c h sc o n c e n t r a t i o ni n1 8 4 s o i l sw a sl o w e rt h a nt h e f w s tl e v e lo f n a t i o n a ls o i le n v i r o n m e n tq u a l i t ys t a n d a r d ( g b l 5 6 1 8 1 9 9 5 ) ( v e g e t a b l e sl a n d o r c h a r dl a n d d r yl a n d n u r s e r yl a n d r a p el a n d w h e a tr o t a t el a n d ，t h a to fx h c h w a sa g r o f o r e s t r yi n t e r c r o pl a n d o r c h a r dl a n d v e g e t a b l e sl a n d d e ef i e l d s r a p el a n d d r yl a n d n u r s e r yl a n d w h e a tr o t a t el a n d , a n dt h a to fz d d t w a sr i c ef i e l d s v e g e t a b l e sl a n d a g r o f o r e s t r yi n t e r c r o pl a n d o r c h a r d l a n d n u r s e r yl a n d d r y l a n d w h e a tr o t a t el a n d r a p el a n d t h ec o n t e n t so fh c h sa n dt h e i ri s o m e r sa n dm e t a b o l i t e si ns o i l sd i s t r i b u t e dl i m p i d l y , w h i l et h et o t a lc o n t e n to fh c h si ns o i l sw e r et h eh i g h e s ti nt h ea g r i c u l t u r a lz o n e ( c a i j i n ， g u a n y i n ga n ds h i l i nt o w n s ) t h eh i l l yr e g i o n ( s h i l i nt o w n ) h a dt h eh i g h e s tc o n t e n t so f t o t a ld d ta n dp ，p - d d t , w h i l et h eb a s i np l a i n ( y a n g l i u , z h u g e na n dx i b at o w n s ) h a dt h e h i g h e s tc o n t e n t so fp ，p - d d da n dp , p - d d ei ns o i l s o nt h ew h o l e ，s o i l si nt h es t u d i e d r e g i o nw e r ec o n t a m i n a t e dt oa c e r t a i ne x t e n tb yr e s i d u a lo r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e t h et r a n s f e ra n dd e g r a d a t i o no fo c p sc o r r e l a t e dp o s i t i v e l ya n ds i g n i f i c a n t l yw i t ht h e e l u v i a t i o ni n t e n s i t y o l o c ms o i ll a y e r sh a dh i g h e ro c p sd e g r a d a t i o nr a t ew h e ns o i l m o i s t u r ew a s2 5 1 i nc a l c a r e o u sp u r p l es o i l ，w h i l eh i g h e rs o i lm o i s t u r ew a sn o tf a v o r a b l e f o ro c p sd e g r a d a t i o n s i m i l a r l y ，0 - 10 c ms o i ll a y e r sh a dh i g h e ro c p sd e g r a d a t i o nr a t e w h e ns o i lm o i s t u r ew a s2 9 9 i na c i dp u r p l es o i l ，w h i l eh i g h e rs o i lm o i s t u r ew a sn o t f a v o r a b l ef o ro c p sd e g r a d a t i o n p p oa c t i v i t yc o r r e l a t e dw a sf a v o r a b l ef o ro c p s d e g r a d a t i o ni ns o i l s h o w e v e r ，o c p sd e g r a d a t i o nw a sn o ts i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e d 、7 i ，i 也t h e a c t i v i t i e so fd e h y d r o g e n a s ea n du r e a s ei ns o i l s i na d d i t i o n ，r e s i d u a lo c p sw e r ep o s i t i v e l y a n ds i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e dw i t ht h ep o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hn i t r a t er e d u c t a s ea c t i v i t yi n c a l c i u mp u r p l es o i l s o i l si nt h es t u d ya r e ah a dt h el o w - d o s ep o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k s o fd d t s s o i l si n t h ez o n e so fr e s i d e n c ea n di n d u s t r yh a dt h el o w e rp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k s ，w h i l e a g r i c u l t u r a lz o n em i g h th a v et h eh i g h e rp o t e n t i a lr i s k st ob i r d s ，m a m m a l sa n ds o i la n i m a l s i na d d i t i o nt ow h e a ta n dr a p e s e e d ，o t h e rl a n du s et y p e sm a yh a v et h ep o t e n t i a le c o l o g i c a l r i s k so fm a m m a l s s o i l si no t h e rl a n du s e sh a dt h ep o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k st om a m m a l st o ac e r t a i ne x t e n te x p e c tf o rw h e a ta n dr a p ef i e l d s t h ep l a n t s 、析mh i g h e rc o n t e n t so fo r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d ei n c l u d e dp i n u s m a s s o n i a n a ，p h r a g m i t e sc o m m u n i s ，c a n n ae d u l i s ，l p o m o e a b a t a t a sa n dr u b u s t v m u l t i b r a c t e a t u s ，a n dt h ec o n t e n t sw e r e1 4 9 3 0 p g k 9 1 ，1 1 2 9 9 鹇k 9 1 ，8 8 1 8 烬k g ，7 5 9 0 p g k 9 1 ，a n d9 9 9 4 3l a g k 9 1 ，r e s p e c t i v e l y t h ep l a n t sl o w e rc o n t e n t so fo r g a n o p h o s p h o r u s p e s t i c i d ei n c l u d e df i r m i a n as i m p l e x ，c u c u r b i t am o s c h a t aa n dc i t r u sg r a n d i sh a d ，a n dt h e c o n t e n t sw e r e5 9 1 1 x g k g - l ，1 6 0 p g k g ，a n d1 4 4 p g k g l ，r e s p e c t i v e l y t h eo r g a n o c h l o r i n e p e s t i c i d e i n a s t r a g a l u s s i n i c u sa n dm e d i c a g os a t i v ah a dn o tb e e nd e t e c t e d o r g a n o p h o s p h o r u sp e s t i c i d eh a dl o w e r c o n t e n t si na l lp l a n t s ，o n l yt h ep l a n t so f e u c a l y p t u s g r a n d i s ( 31 2 2 p g k g 1 ) ，m e t a s e q u o i ag l y p t o s m o b c i d e s ( 6 4 5 1 x g k 9 1 ) ，a r t e m i s i aa n n u a ( 4 3 2 3 1 x g k 9 1 ) ，l p o m o e ab a t a t a ( 1 7 0 1 x g 蚝。1 ) ，a p i u mg r a v e o l e n s ( 2 2 9 0 i _ t g k 9 1 ) ，g l y c i n e m a xm e r r ( 4 9 5 7 p g k g 。1 ) a n df i c u sm i c r o c a r p a ( 4 9 5 1 上g k g 。1 ) h a db e e nd e t e c t e d i tw a s s u g g e s t e dt h a tc a n n ae d u l i s ，r u b u sm u l t i b r a c t e a t u s ，c a m e l l i aj a p o m i c aa n df i c u sm i c r o c a r p ab eg o o da c c u m u l a t o rp l a n t sf o rp e s t i c i d e s ，a n da s 护a g a l u ss i n i c u s ，m e d i c a g os a t i v a ， g y n u r ap s e u d o c h i n a b i c o l o rb eg o o dn o n - a c c u m u l a t o rp l a n t sf o rp e s t i c i d e s k e y w o r d s ：h i l l ya n dp l a i nr e g i o n ；s o i l ；p l a n t ；r e s i d u a lo r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s ；m i g r a t i o n v 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取 得的成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学 或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 赫舔蝤g 年6 珏；移甚 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文同意四川农业 大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名：赫许 名：枷柳 锄排：杈研 日 回 矿 7 7 如 弓 月 ，月 “磊 年 ，厍簧撂 刖再 以持久性有机污染物( p o p s ) 等为主要特征的土壤、大气和水体污染是当前人 类面临的最为突出的生态与环境问题之一，不仅危害土壤和水体生态系统的结构 和功能，而且对农林牧副渔业的生产安全、区域生态安全、人类的生存与健康及 经济和社会的可持续发展构成巨大威胁【，因而有关p o p s 的残留、迁移、环境 风险评价及污染土壤的生态修复受到国内外科学家的普遍关注。 p o p s 是一组具有毒性、持久性、易于在生物体内富集、能进行长距离迁移 和沉积、对源头附近或远方环境与人体产生损害的有机化合物【2 】。斯德哥尔摩 公约涉及的1 2 种p o p s 中有9 种属于有机氯农药类( o c p s ) 【3 1 ，o c p s 主要包括 以苯为原料和以环二烯为原料的两大类有机化合物。以苯为原料的o c p s 包括杀 虫剂滴滴涕( d d t s ) 和六六六( h c h s ) 等；以环戊二烯为原料的o c p s 包括杀虫剂氯 丹等。其中，使用最早、最广泛的是d d t s 和h c h s 。这些农药尽管在防治农林 牧业病虫害和农林牧业增产增收中发挥过巨大作用，但在土壤中残留的o c p s 能 够通过农产品、水体以及食物链放大效应( a m p l i f i c a t i o ne f f e c to ff o o dc h a i n ) 进入 人体而积累在人体内肝、肾、心脏等脂肪较多的组织【4 】，严重威胁着人类的健康 与生存，因此，土壤o c p s 残留、迁移和生态风险评价成为当前土壤学、生态学 和环境科学的重要研究内容。 中国自2 0 世纪5 0 年代开始使用o c p s ，自1 9 8 3 年停止生产和大规模使用 h c h s 和d d t s 的3 0 多年间，中国累计使用h c h s4 9 0 多万吨，是国际上同期使 用水平的3 倍以上，d d t s4 0 多万吨，占国际用量的2 0 。这意味着，中国土 壤的o c p s 残留量可能很高，不仅威胁着我国人民的生存与健康，而且对w t o 和绿色贸易壁垒条件下中国农产品生产安全构成了潜在的威胁【5 1 。尽管2 0 世纪 6 0 年代各国政府和科学家开始关注o c p s 的生态环境效应 6 - - 8 ，并且开展了o c p s 的残留和迁移特征研究阻1 1 】，但由于我国的地域辽阔、土壤类型和耕作方式多样， 已有的土壤o c p s 残留和迁移特征的研究还不能完全满足我国农业清洁生产安全 的科技需要，仍需要对一些具有悠久耕作历史的区域土壤o c p s 进行深入系统的 研究，从而为区域土壤生态修复、农林生产布局、农林产品生产安全、农村生态 安全及流域水环境安全提供科学依据。 1文献综述 1 1土壤有机氯污染物的种类及特性 作为土壤、大气和水体中p o p s 的重要来源，o c p s 包括氯苯类和氯化脂环类 两大类有机化合物。前者包括六六六、滴滴涕等；后者包括狄氏剂、毒杀芬、氮 丹七氮等。以o c p s 为主要特征的土壤农药残留污染物质主要来源于农药生产和 运输泄漏、农业生产过程中的直接输入、被污染的动植物残体分解以及灌溉或降 水输入等n 2 】，这些污染不仅危害土壤和水体生态系统的结构和功能，导致土壤 和水体的生物多样性下降，而且威胁农林生产安全和食品安全，并通过对地表水、 地下水的污染以及食物链放大效应进入人类生态系统，威胁人类社会的生存与健 康。o c p s 的危害主要来源于它的持久性( p e r s i s t e n c e ) 和难降解性 ( n o n - d c g r a d a b i l i t y ) 、生物蓄积性( b i o a c c u m u l a t i o n ) 、半挥发性( v o l a t i l i t y ) 和高毒特 性( b i o - t o x i c i t y ) 。 ( 1 ) 持久性和难降解性 持久性和难降解性是o c p s 最显著的特性之一。o c p s 化学性质稳定，对于自 然条件下的生物降解、光降解和化学分解等作用具有很强的抵抗能力。一旦排放 到环境中，它们难于被分解，可在水体、土壤和底泥等环境介质中存留数年甚至 更长时间。尽管中国于2 0 世纪8 0 年代开始全面禁止使用高毒高残留的h c h s 和 d d t s 等有机氯农药，但由于其在环境中的持久性和难降解性，至今仍然从我国 部分地区的土壤、水体和底泥中检测到其残留物1 1 3 】，并对农林生产安全和人类 健康构成了不同程度的威胁。 ( 2 ) 生物蓄积性 生物蓄积性是o c p s 的另一重要特性。o c p s 具有低水溶性和高脂溶性，因而 能够在脂肪组织中发生生物蓄积，导致o c p s 从周围媒介物中富集到生物体内， 并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度。由于o c p s 对人类、动物和水生生 物有较高毒性的物质，通过饮食和环境接触至l j o c p s ，从而造成健康危害。 ( 3 ) 半挥发性 除了其持久性、难降解性和生物蓄积性以外，o c p s 的半挥发性使其能够以 蒸气的形式存在，随着大气和水的流动以及动物迁徙等达到距离污染源较远的地 2 方，并通过“全球蒸馏效应 ( g l o b a ld i s t i l l a t i o ne f f e c t ) 和“蚱蜢跳效应”( g r a s s h o p p e r e f f e c t ) 而实现长距离越境迁移，最终沉积到地球的偏远极地地区，从而导致全球 性污染。正是由于o c p s 的此种特性，使得在全球的每一个角落，包括大陆、沙 漠、海洋和南北极地区都可检测出o c p s 的存在。已有的研究表明，生活在北极 地区的哺乳动物体内，部分o c p s 的浓度已经达到相当高的水平【1 4 1 。 ( 4 ) 高毒特性 o c p s 对生物体有较高的毒性，对人类和动植物具有潜在的危害。多氯联苯、 多环芳烃、有机氯农药等p o p s 被认为具有很高的雌激素活性，能够扰乱生物体 内分泌系统进而对人体健康和生态环境产生有害影响。h a r r y ( 1 9 9 8 ) 的研究表明， p o p s 可造成神经行为失常、内分泌紊乱、生殖系统和免疫系统的破坏、发育异 常以及癌症和肿瘤的增加【1 5 】。 o c p s 的上述特性使其一旦进入环境系统，不仅直接危害人类和动物的健康， 而且由于其强烈的亲脂憎水性，o c p s 会在生物器官的脂肪组织内产生生物富集， 并沿着食物链逐渐浓缩，从而使在大气、水、土壤等环境介质中低浓度存在的污 染物最终在高营养级的人类和野生动物体内达到足以造成严重负面影响的水平。 因此，进一步研究区域农林土壤中o c p s 的残留和迁移特征是了解o c p s 的降解规 律以及污染土壤生态修复及农林产品清洁生产的重要依据。 1 2 土壤有机氯农药的危害效应 1 2 1土壤有机氯污染物对生物的影响 土壤微生物群落对农药的反应大体可分成3 类：可忽略、可忍受与可持久反 应【2 】。一般认为，杀虫剂对土壤微生物种群数量影响很小，这是由于他们对微生 物具有选择性，只能抑制某些敏感菌种，而其他菌种则取代敏感菌种，维持整体 代谢活性不变【1 8 】。例如，龚平等( 1 9 9 6 ) 的研究表明，经过2 0 0 0 甥g - 1 狄氏剂处 理的土壤在培养的1 2 周期间，土壤真菌和细菌的数量与对照土壤之间无明显差异 【1 9 1 。杨永华等( 2 0 0 0 ) 的研究甚至表明，高剂量林丹( o 5 ) 或毒杀芬( 0 0 5 0 o - 4 ) 5 ) 在一段时间内对土壤中的细菌有刺激作用1 2 叫。赵玲等( 2 0 0 1 ) 的研究则表明，在5 6 天培养期间，d d t s 和狄氏剂均使细菌数量降低，而真菌数量则有所增加1 2 。可 见，不同的有机氯农药进入土壤后，它对微生物整体群落的影响和特定群落的影 3 响不同，并且对于不同的有机氯农药种类，微生物的耐受性也不同瞄】。 作为环境污染最为敏感的生物学指标，土壤动物的组成、数量、生物量及其 分布对有机氯农药残留污染的响应受到普遍关注脚5 1 。王振中等( 2 0 0 2 ) 研究表 明，农药污染对土壤动物新陈代谢及卵的数目和孵化能力有明显影响，土壤动物 是反应土壤环境变化的重要指示生物，在一定程度上土壤动物能敏感反应土壤污 染程度、时间变化和生物学效应【2 6 j 。t a r a n t 等( 1 9 9 7 ) 研究表明，大量施用农药的 农田中，土壤动物多样性明显减少，并且9 0 以上的蚯蚓细胞超微结构有明显的 病理性变化 2 7 1 。k a t h e r i n ( 1 9 9 7 ) 报道了农药的过量施用对蚯蚓的繁殖、神经组织 的功能产生毒害，并导致行为异常【2 8 】。综上可见，目前，国内外主要集中在研 究农药污染对土壤动物种群结构及其生物多样性等方面，而对农药污染对土壤动 物的行为响应及其功能变化方面的影响相对较少，因此，有待进一步开展深入的 机理性研究【2 9 】。 土壤酶活性是反映土壤环境质量和微生物活性的重要生物学指标而被应用 于指示土壤微生物对有机氯农药的响应 3 0 - 3 2 1 。杨玲等( 2 0 0 1 ) 研究发现，有机氯 类农药在不同情况下对脲酶活性均有不同程度的抑制作用，证明o c p s 可能会影响 或破坏农业生态环境【3 3 】。沈标等( 1 9 9 7 ) 研究了有机氯农药代谢产物氯苯、对硝 基酚对土壤脉酶、脱氢酶、蔗糖酶的影响，发现氯苯对脲酶和脱氢酶具有刺激作 用，对蔗糖酶有轻微的抑制作用，对硝基酚对3 种土壤酶都表现出抑制作用【3 4 1 。 可见，o c p s 对不同土壤酶的作用具有较大的差异【3 5 1 ，但对大多数酶降解农药的 机理还不十分清楚，应进一步探索作用机理，为最终解决环境中的o c p s 污染问 题提供依据 3 6 1 。 土壤中的o c o s 对植物也有负面的影响，施用过高，会造成农作物，特别是 旱地禾本科作物受害，甚至绝产【3 7 捌。徐瑞薇等( 1 9 8 0 ) 曾a 报道，天津市由于三氯 乙醛随污水灌溉进入农田，引起4 x 1 0 3h m 2 d x 麦受害、1 3 x 1 0 3h m 2 绝收 3 9 1 。近年 来，国内外学者更多的关注植物对污染土壤的修复作用。有机污染物的植物修复 是利用植物在生长过程中吸收降解钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的 方法 4 0 l 。有机污染物在植物体内的代谢过程可能与在其他真核生物中的脱毒过 程相刚4 1 ，4 2 】。被植物根系吸收的污染物可以经过部分或完全降解被运输到地上 部，继而被挥发；或在植物组织内转化为低毒性的化合物或与植物组织结合成无 4 毒形态【4 3 1 。在有植被覆盖的土壤中，有机污染物的降解速率高于在裸露土壤中 的降解速率【4 3 】。 1 2 2 土壤中有机氯农药污染与农林产品质量安全 有机氯污染物在食物链中的传递严重地威胁着食品安全和人体健康，有机氯 农药可通过土壤一植物系统残留于肉、蛋、奶、植物油中，通过人的膳食进入人 体后，参加人体内各种生理过程，使人体产生致命的病变，破坏酶系统，阻碍器 官的正常运行，从而导致神经系统功能失调，引起致癌、致畸、致突变的“三致” 问题。农药对地上植物的污染程度与植物种类、土壤质地，有机质含量和土壤水 分有关。砂质土壤要比壤土对农药的吸附弱，植物从中吸取农药较多【2 】。土壤有 机质含量高时，土壤吸附能力强，作物吸取农药较少。土壤水分因能减弱土壤的 吸附能力，从而增加了植物对农药的吸收。 丘陵平原区不仅为人口稠密区，土地利用多样，农林业都比较发达，而且经 济的快速发展对这一地区的生态系统和土壤生态环境构成巨大的压力，加上农村 点面源污染的冲击，使得丘陵平原区土地生态环境退化严重，土壤污染问题日渐 突出。但关于丘陵平原区土壤有机氯农药的研究较少，远不能满足我国农林产品 清洁生产的需要，故我们选取四川省典型的丘陵平原区五通桥区为研究对象，了 解土壤有机氯农药污染的基本特征，并对这一污染进行评价，控制土壤的进一步 污染，为四川农林产品的清洁生产和人类生存健康提供基本保证。 1 3 土壤有机氯农药残留与迁移特征 1 3 1有机氯农药的残留特征 有机氯农药在土壤中的残留主要靠土壤对有机污染物的吸着。吸着( s o r p t i o n ) 包括了吸附( a d s o r p t i o n ) 和吸收( a b s o r p t i o n ) 两个过程。当不能区分时，中文习惯 中常用“吸附”这一词汇。吸附作用是有机污染物与土壤固相之间相互作用的主要 过程，直接或间接影响着其他过程。农药在土壤中吸附作用通常用吸附等温线表 示，常用的有f r e u n d l i c h 、l a n g m u i r 和b e t 公式，通过拟合f r e u n d l i c h 吸附公式 可求得农药在土壤吸附系数( k a ) 。 l o g c s2 l o gk a + n l o g c e 式中：c s 为农药吸附在土壤中的数量( i x g g - 1 ) ，c e 为达到吸附平衡后溶液中农药 的浓度( 腭m l d ) ，1 n 为关系曲线的斜率。 早期的研究发现，土壤中有机碳的含量直接决定着土壤吸附杀虫剂的能力， 并从机理上进行了解释，它假定土壤有机质的作用相当于有机萃取剂，有机污染 物在土壤有机质与水之间的分配就相当于该化合物在水一憎水性有机溶剂之间 的分配。经过许多学者的共同努力m ，4 5 1 ，2 0 世纪8 0 年代初期形成了一个较为普 遍接受的线形分配模型，该模型假定土壤有机质在组成和分子结构上都是均匀 的，当疏水性有机化合物被土壤吸附时，实际上是这些化合物在土壤有机质上的 分配过程。然而，实际上的吸附并非总是线形的，2 0 世纪8 0 年代后，人们发现 了大量非线形吸附现象：所研究的土壤有机污染物体系，其吸附等温线常常 是非线形的且遵循f r e u n d l i c h 吸附方程；对一种非极性有机污染物，用不同 的土壤进行吸附实验时，所得到的k a 值不同，而且实验所得到的k a 值比经验 式预测的普遍偏高；吸附速率随时间的增加逐渐减慢，吸附平衡时间可能需 要数月；同化学吸附相比，土壤对非极性有机污染物的吸附焓要小得多，有 放热和吸热双重现象；对给定的非线形有机化合物，其吸附焓随土壤的不同而异； 有机污染物从土壤中的解吸速率明显低于吸附速率，有滞后现象；不同物 理化学性质的非极性有机污染物与土壤作用时存在竞争吸附，这是线形分配模型 所无法解释的。 近年来，为了对实验中的现象进行合理解释，一些学者从各个角度出发，建 立了一些新的模型，如多端元反应模型( d i s t r i b u t e dr e a c t i v i t ym o d e l ) 和双模式吸附 模型( d u a l m o d e ss o r p t i o nm o d e l ) t 4 6 。 作为一个农业大国，我国在2 0 世纪6 0 年代n s 0 年代大量使用的农药主要是有 机氯农药。虽被禁止或限制使用多年，但由于这些有机氯在环境中难以降解且持 久性很强，所以在环境中的残留水平还比较高。仅从有限的资料来看，有机氯在 水体、底泥、沉积物等坏境介质以及农作物、家畜家禽、野生动物，甚至人体组 织、乳汁和血液中均有被检出的报道。但对丘陵平原区这种特殊地形土壤中的有 机氯农药的残留特征研究的较少，对农林复合经营地的有机氯农药的残留特征研 究也较少，故本文选取四川五通桥这一典型的丘陵平原区进行研究，具有一定的 代表性。 1 3 2 有机氯农药在土壤生态系统中的迁移特征 6 进入土壤的有机氯农药，将发生被土壤胶粒及有机质吸附、随水分向四周移 动( 地表径流) 或向深层土壤移动( 淋溶) 、向大气中挥发扩散、被植物吸收、 被土壤和土壤微生物降解等一系列物理化学过程。 ( 1 ) 挥发扩散 有机污染物在土壤中的挥发作用是指该物质以分子扩散形式从土壤中逸入 大气的现象。挥发作用的大小与有机物的性质及环境条件有关。农药的挥发性作 用可产生于农药的生产、贮运、使用等各个阶段中，各种农药通过挥发作用损失 的数量约占农药使用时的百分之几到百分之五十以上不等 4 7 1 。 农药从土壤中的挥发速率，除与农药本身的理化性质如蒸气压、水溶解度有 关外，还与土壤的含水量与土壤对农药的吸附作用有关，通常可用下列公式表示 【1 2 】： v s w 口：尘( 三+ k d ) c a ， 。 式中，v s w ，a 为农药从土壤中的挥发速度：岛为农药在土壤中水相溶液中的浓度； c 。为农药在空气中的浓度；r 为土壤中土壤与水质量比；为土壤对农药的吸附 系数。 v 鼬值越小，表示农药的挥发性能越强，越易从土壤表面向大气中挥