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有机氯农药在蔬菜土壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 摘要 有机氯农药是最为典型的持久性有机污染物，斯德哥尔摩公约( p o p s 公约) 优先控制的1 2 种持久性有机污染物全部为有机氯化合物。我国是世界上o c p s 生 产和使用大国，湖南省是种植历史悠久的蔬菜生产大省。本文选择湖南东部七个 地区的蔬菜土壤作为研究对象，对土壤中有机氯农药残留水平和分布特征进行分 析，初步揭示土壤的环境质量和污染特点。论文取得以下重要的研究结果： ( 1 ) 湖南东部蔬菜土壤中检出有机氯农药1 1 种，它们的平均含量依次为： d d t s h c h s 环氧七氯砷- 氯丹 狄氏剂 艾氏剂，o c p s 浓度范围为2 9 1 9 7 7 4 6 肛k g 。 ( 2 ) 土壤环境中o c p s 的主要形态是h c h s 和d d t s 。它们的残留量范围分别为 0 1 5 1 6 8 0 肛g k g 和6 0 5 5 7 9 l p k g ，远低于我国的食用农产品产地环境质量 评价标准( h j 3 3 2 2 0 0 6 ) 中d d t s 和h c h s 的指标限值；但还有一些采样点h c h s 和d d t s 高于荷兰的土壤修复目标值。 ( 3 ) d d t s 及其代谢物的残留明显比h c h s 的同系物高。与国内外其他地区蔬菜 等农田土壤中的有机氯农药含量相比较，湖南东部蔬菜土壤中h c h s 、d d t s 含量 较低。 ( 4 ) 绝大部分地区土壤中0 【h c h y h c h 比值大于1 ，d d t ( d d e + d d d ) 比值小于 1 ，表明h c h s 和d d t s 主要来自于早期的使用，但岳阳和衡阳地区近期可能有新 的d d t s 农药输入。 ( 5 ) 艾氏剂、狄氏剂、t 氯丹和环氧七氯也有不同程度的检出，它们主要来自于早 期使用的残留。 ( 6 ) 初步分析湖南省东部蔬菜土壤中h c h 对土壤生物的风险很低，而从食物链 、角度所做的风险评价则表明该地区土壤中的d d t 具有一定的风险。 由于农药残留而引起的土壤污染已经成为严重的环境问题，利用微生物降解 农药残留是目前研究的热点。本研究应用微生物富集驯化方法，筛选分离到两株 啶虫脒降解细菌，分别命名为a c 2 和a c 3 ，对它们进行初步的鉴定。采用单因素 多水平试验确定菌体的最适生长条件，同时研究不同环境条件下菌体的降解效率。 研究结果包括： ( 1 ) 通过形态观察、生理生化特征测定和1 6 sr d n a 序列分析，确定菌株a c 2 为沙门氏菌属( 加d 甩p f f 口印) ，a c 3 是副百日咳博德特氏菌( b d 以p 纪妇 p a r a p e r t u s s i s 、) o i i 硕十学位论文 ( 2 ) 对菌株a c 2 、a c 3 生长条件的研究表明，a c 2 的最适生长温度为3 7 ，最 适p h 为7 o ，最适啶虫脒初始浓度为1 5 0 m l ，菌体的生长量随着接种量的增加而 增加，但到1 0 后，增加量不大，确定最适的接种量为1 0 ，最适碳源是葡萄糖 和蔗糖，最适氮源是牛肉膏；a c 3 的最适生长温度为3 7 ，最适p h 为7 0 ，最适 啶虫脒初始浓度为3 0 0 m l ，最适接种量是1 0 ，最适碳源是柠檬酸和葡萄糖，最 适氮源是牛肉膏和酵母膏。 ( 3 ) a c 2 在p h 为7 o ，温度为3 7 ，接种量为1 0 ，添加葡萄糖的情况下，对 1 5 0 m l 的啶虫脒去除力最强；a c 3 在p h 为7 o ，温度为3 7 ，接种量为1 0 ， 添加牛肉膏或酵母膏的情况下，对3 0 0 m l 的啶虫脒降解效率最高。 关键字：蔬菜土壤；有机氯农药；h c h s ；d d t s ；啶虫脒；降解菌 有机氯农药4 j 蔬菜十壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 a b s t r a c t o r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e s a r et h em o s t t ) ，p i c a lp 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 ) t h et w e l v ep e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s1 i s t e da sp r i o n t yp 0 1 1 u t a n t s i n s t o c k h 0 1 mc o n v e n t i o no np 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 sc o n v e n t i o n ) a r ea l l o r g a n i cc h l o r i n ec o m p o u n d s c h i n ai sm e1 a r g e s tu s c ra n dp r o d u c e ro fo c p si nt h e w o r l d h u n a np r o v i n c eh a sl o n gh i s r o r yi nv e g e t d b l ep l a n t i n g s o i ls a m p l e so f v e g e t a b l es o i lw e r ec 0 1 l e c t e df r o ms e v e ns i t e si nn o r t h e a s to fh u n a np r o v i n c ei nm a r c h 2 0 0 6 t 雠sp 印e rs t u d i e dc o n c e n t r a t i o n sa n dp o l l u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fo c p s ，a n d p o l l u t i o ns o u r c e t h em a i no r i g i n a lc o n c l u s i o n so ft h i sw o r ka r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) e 1 e v e no 唱a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e sw r ed e t e c t e di na 1 1t h e s ec o n s i d e r e ds a m p l e s ， c o n c e n t r a t i o n si nt u m ：d d r s h c h s h e p t a c h l o re p o x i d e 丫- c h l o r d a n e d i e d r i n a l d r l i n c o n c e n t r a t i o no fo c ：pw e r ei nt h er a n go f2 9 19 7 7 4 6 p g k g ( 2 ) t h ed d t sa n dh c h sw e r et h em a i nc o m p o n e n t sa n dw i mar a n g eo fo 15 16 8 0 “g k g q f o rh c h sa n d6 0 5 5 7 9 1 p g k g 。1f o rd d t s ，r e s p e c t i v e l y ，w h i c hw a sm u c hl o w e rt h a l l t h es t a n d a r dv a l u e so fh j 3 3 2 - 2 0 0 6 ；b u th i 曲e rt h a nt h ec o r r e s p o n d i n gt a r g e tv a l u e si n t h ed u t c hl i s t ( 3 ) t h ec o n c e n t r a t i o n so fd d 7 r sa r eh i g h e rt h a nh c h s c o m p a r e dt ot h er e f e r e c ed a t a ， t h er e s i d u a l1 e v e l so fd d t s ，h c h si ns o i lw a sm o r es l i g h t ( 4 ) t h er a t i oo f0 【- h c h 丫- h c hw e r ea b o v e1 0 ，d d t ( d d e + d d d ) w e r el e s st h a n1 o i nt h e 黟e a tm a s so fr e g i o n sw h i c hi n d i c a t e dt h a tl i n d a n ea n dd d t sm i 曲tc o m ef r o m t h eo l du s a g e ，b u tt h e r em i g h tb ei n p u ti n t oe n v i r o n 】 i l e n tr e c e n t l yi ny u e y a n ga n d h e n g y a n gr e g i o n s ( 5 ) a 1 d r i n ，d i e l d r i n ，了一c h l o r d a n ea n dh e p t a c h l o re p o x i d ew e r ef o u n dw i t hd i f f e r e n t d e g r e ei na l lt h es 锄p l e s t h e ym i g h tc o m ef r o mt h eo l du s a g e ( 6 ) w i t has i m p l er i s ka s s e s s m e n t ，c o n c e n t r a t i o no fd d tw a sa b o v et h em a x i m u m p e i m i s s i b l ec o n c e n t r a t i o nf o rs o i l sw h i c h i sb a s e do nt h eb i o a c c u m u l a t i o ni nt e r r e s t r i a l f o o dw e b s i nt h i ss t u d y ，t w o d e 伊a d i n gb a c t e r i u m sw e r ei s 0 1 a t e db ye n r i 幽e n tc u l t u r ea n d s c r e e n i n g ， a n dn 锄e da ss t r a i na c 2a n da c 3 t h e i rg r o w t hc h a r a c t e r i s t i c sa n d d e g r a d i n g l b i l i t i e sw r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b a s e do nt l l ep h e n o t y p e ，p h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，a n d t h e p h y l o g e n e t i ca n a l y s i so f16 sr d n as e q u e n c e ，t h es t r a i na c 2 w a si d e n t i f i e da s s c i l m o n e l l qs p a n db o r d e t e l l np 口r a p e r t t l s s i s 硕士学位论文 ( 2 ) e f f e c t so fd i f f e r e n ti i l i t i a la c e t 锄i p r i dc o n c e n t r a t i o n ，t o t a li n o c u l ab i o m a s s 锄o u n t ， i n c u b a t i o nt 锄p e r a t u r e s ，i n i t i a lp h ，c a 加o ns o u r c ea n dn i t r o g e ns o u r c ew e r ei n v e s t i g a t e d t od e t e 加i n et h eo p t i m a lb i o d e 黟a d a t i o nc o n d i t i o n s t h em o s ts u i t a b l ec o n d i t i o no f s t r a i n 勋砌彻p 妇印f o ri t sg r o w t hw a s3 7 ，p h 7 o ，i n i t i a la c e t 锄i 州d1 5 0 m l ，1 0 t o t a li n o c u l ab i o m a s sa m o u n t a d d i t i o no fe x t r ac a r b o ns o u r c e ，s u c ha sg l u c o s ea n d s u c r o s e ；a d d i t i o no fe x t r an i t r o g e ns o u r c e ，s u c ha sb e e fe x t r a c tc o u l dg r e a t l ye n h a n c e t h eg r o w t h a n dt h em o s ts u i t a b l ec o n d i t i o no fs t r a i nb d 砘 引v 口p 口，印p ，f “j s 括f o ri t s g r o w t hw a s37 ，p h 7 0 ，i n i t i a ia c e t a m i p r i d30 0 m l ，t o t a li n o c u l ab i o m a s s 锄o u n t lo a d d i t i o no fe x t r ac a r b o ns o u r c e ，s u c ha sg l u c o s ea n dc i t r i ca c i d ，a d d i t i o no fe x t r a n i t r o g e ns o u r c e ， s u c ha sb e e fe x t r a c ta n dy e a s te x t r a c tc o u l dg r e a t l ye n h a n c et h e g r o w t h ( 3 ) t h eo p t i m 哪c o n d i t i o n sf o ra c e t 锄i p r i dd e 黟a d a t i o nb ys t r a i n & z 历z d 咒p 儿口s ：p w e r e w i t ht o t a l i n o c u l ab i o m a s s1o ，p h7 o ，3 7 a d d i t i o no fe x t r ac a r b o ns o u r c e9 1 u c o s e c o u l ds t i m u l a t e d a c e t a m i p r i dd e 伊a d a t i o n b d 砒五引p 口，j 哆p p r f “s 苫括c o u l dd e g r a d a t e 4 0 0 m g lu n d e rt h ec o n d i t i o no fp h7 0 ，37 ，a d d i t i o no fe x t r an i t r o g e ns o u r c e ，s u c h a sb e e fe x t r a c ta n dy e a s te x t r a c t k e y w o r d s ：v e g e t a b i es o i i s ；o r g a n o c h i o r i n ep e s t c i d e s ；h c h s ；d d t s ；a c e t a m i p r i d ； d e g r a d i n g b a c t e r i u m 硕i j 学位论文 湖南大学 学位论文原创性l 声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：弘慈 日期：为曙年乡月j 2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 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。 本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密i 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：欲麓 导师签名：弓以v 认 日期：加年箩月j z 日 日期：矽汐年箩月，2 日 硕上学位论文 1 1 我国农药工业概况 第1 章绪论 农药是重要的农用物资，在世界农业生产中扮演着重要角色，对防治病、虫、 草、鼠害、保证农业高产稳产有着非常重要的作用。它不仅可挽回农作物损失， 增加粮食产量，还可以替代繁重体力劳动，节约劳力及预防疾病传播。现代农业 农药的使用量很大，品种复杂，而且地域分布广泛。经济越发达，使用农药越多。 在发达国家，超过9 9 的谷物、土豆、甜菜及将近9 4 的蔬菜果树使用过农药。 我国是一个农业大国，每年病虫草害发生面积约8 ，5 0 0 万公顷次，防治面积约9 ，o o o 万公顷次。通过逐年增加的农药防治，每年挽回粮食损失约5 8 4 5 万吨，棉花1 0 1 5 万吨，油料2 2 8 5 万吨，苹果5 3 7 万吨，柑橘1 1 9 万吨，蔬菜4 5 0 0 万吨，挽回直 接经济损失约8 0 0 亿元。英国植保专家l c o p p l i n g 博士在2 0 0 2 年9 月的一次会议 上指出，如果停用农药，将使水果减产7 8 ，蔬菜减产5 4 ，谷物减产3 2 。中 国如果减少3 0 农药，将会导致3 5 亿人饥饿。此外，农药在公共卫生害虫防治， 确保人类健康方面也作出了重大贡献。 我国农药工业起步较晚，从新中国建国初期才开始有工业化生产。经过了5 0 多年的发展，取得了长足的进步，产量得到提高，产品结构趋于合理，目前已形 成了包括科研开发、原料中间生产、原药合成和制剂加工在内的比较完整的工业 体系。目前，我国农药无论从产量上还是品种上都以基本满足农业生产的需要。 就我国农药的产品结构分析，杀虫剂总产量一直占农药总产量7 5 左右，以 有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类为主。尤以有机磷杀虫剂具有较强的竞争力， 年产量炒股万吨级的就有敌百虫、敌敌畏、甲基对硫磷、氧乐果、甲胺磷等品种。 我国每年使用农药制剂1 0 0 万吨左右，其中高毒农药使用量占总使用量的3 0 左 右，5 种高毒农药使用量占整个使用量的8 0 。然而，随着杀虫剂残留问题对人 类造成的危害越来越严重，人们己意识到高毒有机磷杀虫剂应该被及时限制和逐 步取代。农业部决定自2 0 0 4 2 0 0 7 年分3 个阶段削减5 种己列入p i c 国际公约的 5 个高毒有机磷杀虫剂( 甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷、久效磷和磷铵) 的使用。 从2 0 0 7 年1 月1 日开始在全国停用。在削减高毒杀虫剂的过程中，大力发展高效、 安全的杂环类、拟除虫菊酯类、昆虫生长调节剂类和生物杀虫剂。通过产品的更 新换代，进一步提高农药工业的整体水平。 有机氯农药存蔬菜土壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 1 2 有机氯农药污染研究进展 1 2 1 有机氯农药的性质 有机氯农药是一类氯代芳香烃的衍生物。化合物结构很稳定，d d t 、h c h 分 子结构式如下： a d d d h c h 图1 1 常见有机氯农药的结构式 f i gl ls t m c t u r a lf o m u l ao t 。o 唱a n o c h l o n n ep e s t c l d e s d d t 包含大约8 0 的p ，p 一d d t 和1 5 - 2 0 的o ，p 一d d t 。d p 一d d e 和p ，p - d d d 为p ，p d d t 的主要代谢产物。六六六( h c h ) 含8 种异构体，分别以希腊字母q 、p 、 丫、6 、小0 命名，其中丫一h c h 为商品杀虫剂主要活性组分。 有机氯农药一般具有高度的稳定性，在自然界中很难降解。其主要特性如下： ( 1 ) 性质稳定。在水中溶解度小，易溶于有机溶剂，尤其是脂肪，在生物体内的浓 度可以是水中浓度的1 0 0 0 倍。有机氯农药不易分解，残留时间较长，属于持久性 有机污染物。施用农药时，约有1 0 粘附在农作物上，而9 0 左右的农药散布到周 围环境，或降落到土地和江、河、湖、海中，有机氯在土地中分解很慢，六六六 在土地中消失大约需要2 0 年，d d t 更长，需要3 0 年乃至更长。残留在土壤中的农 药才逐渐被吸收、分解。 ( 2 ) 生物富集能力强，极易积累，并且在生物体内的浓度随生物链放大。如稻田中 含有六六六时，经一定时间后，稻茎和叶稍部不但有六六六，且含量要高出水中 好多倍。有机氯农药在水中的溶解度很小，故水中浓度一般不高，但通过水中浮 游动物鱼类、水鸟等生物体内的逐渐浓集，最后水鸟体内的有机氯浓度可较水中 高出数万倍。 ( 3 ) 高效、高毒、高残留农药，破坏生态系统，影响人类健康。人们很早就知道， 有机氯农药d d t s ，h c h s 等对大湖区的多种野生动物的繁殖有影响，如对许多雌 p ，氐 厨 可 硕1 j 学位论文 鸟的内分泌系统的正常功能有影响，可以造成钙代谢失常，所产的蛋壳变薄，难 以保证小鸟的孵化。同时曾经被广泛使用的有机氯农药己通过各种途径进入人体， 并长期滞留于体内。其路径如图1 2 所示。 臣互三丑一 、 r 1 i 饲 料 l 水田、地、树 空气、降水1 r j 水体 1 。- 鱼类等水产品 图1 2 有机氯农药进入人体的途径 f i g1 2w a y so fo r g a n o c h l o r i n ep e s t i c i d e sc o m i n gi n t oh u m a nb o d y 有机氯农药进入人体后，容易在脂肪、哺乳期妇女乳液及肝脏等脏器中蓄积。 母体中的有机氯农药不仅可以从乳汁中排出，而且可以通过胎盘屏障进入胎儿体 内，引起下一代发生慢性中毒。有机氯农药d d t s ，h c h s 等对人体的毒性如表1 1 所示： 表1 1 有机氯农药d d t s 、h c h s 的毒性2 1 t a b 1 1t o x i c i t v0 f d d t s 、h c h s 急性毒性慢性毒性 影响神经系统。中毒早期出现感觉性紊 乱，脸和四肢感觉过敏或异常，头痛、眩晕、 恶心、呕吐、运动失调、发抖以及精神错乱， 较严重时肌肉阵发性抽搐，阵发性惊厥。发 作时，可出现昏迷和呼吸困难。 1 对酶系的影响：对肝微粒体酶具有诱导作 用，使肝细胞光滑内质网增生，哺乳动物肝脏 重量增加，对肝功能带来不利影响。 2 组织病理改变：滴滴涕能引起肝脏病变，丫 六六六引起血液反应不正常。 3 在人体内有累积放大作用，有潜在的三致作 用：致癌、致畸、致突变。 3 有机氯农药存蔬菜十壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 李忠民等【3 1 在调查研究人体残留有机氯农药过程中发现：人体内h c h s ，d d t s 的含量随年龄的增长而增高，而且男性体内蓄积量高于女性。肿瘤患者有机氯总 体水平高于正常者。也有人报导【4 1 ，用美国五大湖周边多量吃鱼的居民组血清中 的滴滴涕和对照组人群血清中的滴滴涕进行比较、分析发现，居民组血清中滴滴 涕浓度的平均值为1 5 6 n g ，对照组为6 8 n g ，前者明显高于后者。 表1 2 一些有机氯化合物的主要环境参数5 1 t a b 1 2e n v i r o n m e n t a lp a r a m e t e r so fs o m eo r g a n o c h l o r i n ep e s t c i d e s k o w ：辛醇- 水分配系数；k o c ：沉积物中有机碳- 水中的分配系数 k b ：微生物一水分配系数；b c f ：水生生物富集系数；s ：溶解度( m g ，l ) 从表中可以看出有机氯农药的水溶性很低，而辛醇水分配系数( k o w ) 很高。 对于非离子性有机化合物，低水溶性总是与的高的沉积物水分配系数相关联，因 此，有机氯农药很大部分被分配到沉积物有机质和溶解性有机质中，这已被许多 实验结果所证实。如表1 2 所示，大多数有机氯化合物都有强烈地分配到沉积物中 的趋势。 1 2 2 有机氯农药的来源分析 六六六、滴滴涕等有机氯农药作为主要的杀虫剂，在我国2 0 世纪6 0 7 0 年 代曾广泛使用，对环境造成了严重污染。6 0 8 0 年代，有机氯农药曾是我国生产 和使用的主要农药品种( 7 8 ) 。据统计，我国历年使用的有机氯农药的总负荷已 达到5 0 k l l r i l 2 。、大量生产和使用过的包括：d d t 、六氯苯、毒杀芬、氯丹和七氯 5 种。到1 9 8 3 年止，全国h c h 和d d t 的生产量为4 9 0 万吨和4 0 万吨，分别占 据了全球产量的3 3 和2 0 。自1 9 8 2 年我国实行农药登记制度以后，国内先后停 止生产和使用氯丹、七氯、毒杀芬，目前仍保留d d t 农药登记和六氯苯的生产， 但禁止或限制其作为农药使用。d d t 主要用于生产农药三氯杀螨醇的原料，一部 分供出口。 h c h s 、d d t s 等含氯有机污染物在环境中难以生物降解，且具有很高的溶脂 4 硕上学位论文 性，容易在生物体脂肪中大量富集，所以自从o c p s 生产和使用开始，就已普遍 残留在大气、土壤和水环境中。土壤中h c h s 、d d t s 主要来源于农田的农药施用。 o c p s 的高残留性、高富集性使其可通过食物链对生态群落乃至人类健康产生 影响。深刻的教训、沉重的代价使o c p s 的污染日益受到国际上的关注。土壤中 的o c p s 虽然不能直接影响人体健康，但作为污染的主要储存库，土壤中的o c p s 的残留状况不仅能够表征污染物的污染水平、环境行为，而且土壤植物界面的生 物富集使其成为食品安全控制的重要一环，是当今持久性有机污染物的研究的重 要内容之一。 1 2 3 土壤中有机氯农药残留研究 土壤是o c p s 残留的最重要的环境介质之一，据文献报道 6 1 ，农药喷洒过程中 约4 0 5 0 的农药落在土壤表层，黏附于植物表面的1 0 2 0 随着挥发和雨水淋 洗，也会进入大气和土壤；若采用浸种或直接施用于土壤，则绝大部分农药都进 入了土壤，加上o c p s 在土壤中的降解反应缓慢，使得土壤成为o c p s 最主要的环 境储库，并通过农作物等地面植物进入人体，对人类健康构成严重的威胁。目前， 在全球各地土壤中均有检出了d d t ，但由于缺乏代表性数据，因此，很难从整体 上对研究结果进行评价。目前d d t 尚在使用的地区，土壤中d d t 含量从n d 到 “g 数量级【7 1 。 1 9 5 3 1 9 5 7 年间，由于托姆斯克地区的森林曾使用过d d t 和h c h ，检测出土 壤样品中d d t 、d d d 、d d e 和h c h 的含量分别为0 1 6 3 8 5 、n d 1 6 、n d 0 9 9 、o 0 1 0 1 1 p g g d w 【7 1 。 1 9 8 3 年，古巴三个最大的水稻种植地土壤中d d t 的残留量为0 0 6 o 3 5 “g g d w ；捷克共和国土壤中d d t ( d d e + d d d ) 的含量范围为0 0 0 3 5 2 “g g d w 。对印 度棉花地、水稻田、果园和蔬菜地土壤中o c p 的监测结果表明，d d t 含量范围 为o 0 0 5 o 0 4 9 “g g d w 。在巴拿马地区水稻田中检出了d d t 、d d e 、林丹和七氯， 检出范围为0 0 l 0 8 4 g g d w 【7 1 。 m i l l e r 等【8 】调查了澳大利亚污染土壤中d d t 的含量，有些地区d d t 的含量水 平为1 0 6 “g g d w ，氯丹和狄氏剂的浓度较低，一般低于2 n g g d w 。但总体来说，自 1 9 8 7 澳大利亚禁用d d t 以来，土壤中d d t 的含量水平呈下降趋势。 赵玲等【9 】在1 9 9 3 1 9 9 9 年期间对中国东部经济发达地区浙江省农业生产基地 宁波地区7 个县市的土壤中d d t 和h c h 残留情况的研究表明，由于2 0 世纪8 0 年代曾大量使用d d t ，2 0 世纪9 0 年代宁波地区不同作物类型的土壤中d d t 的检 出率基本上为1 0 0 ，各区域d d t 的平均残留量在0 0 0 2 o 7 6 4 4 肛g 儋d w 之间， h c h 平均残留量在0 o 0 0 3 0 0 1 5 2 p g d w 之间，局部区域污染程度仍然超过国家 有机氯农药在蔬菜十壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 土壤环境质量标准( g b l 5 6 1 8 9 5 ) 二级标准( 其中d d t 和h c h 的标准值皆 为：一级0 0 5 p g 儋d w ；二级s 0 5 p g g d w ；三级冬1 o p g d w ) 。研究同时表明，不同 类型的土壤和不同耕作制度的土壤0 c p s 的残留程度存在差异。 张惠兰等【1 0 】于1 9 9 8 1 9 9 9 年在中国东北地区辽宁省的沈阳、营口、大连、盘 锦、本溪等不同地区的新建绿色食品生产基地采集了1 8 6 份土壤样品，对于d d t 和h c h 两种o c p 残留进行了分析，结果表明，d d t 和h c h 的残留量都很低， d d t 为o 0 2 2 0 0 3 0 p g g d w ，h c h 的残留在0 0 0 7 o 0 2 5 p g 儋d w 之间，污染指数 都小于1 ，符合国家标准要求，属未污染土壤类型。 g 0 n g 等【1 1 】于2 0 0 1 年对天津市郊污灌地区的3 块代表性农田的土壤进行了研 究，结果均检测出了d d t 和h c h ，d d t 在各区域的平均残留量在0 6 2 8 2 8 4 0 “g 儋 d w 之间，h c h 的平均残留量在o 3 8 6 4 6 8 9 “g g d w 之间，且其中p h c h 和 p p d d e 的含量最高，分别达到4 6 7 和1 4 2 “g 儋d w ；而美国阿拉巴马州农田 p ，p 乙d d e 平均残留量仅为o 0 5 2 “酣w ，韩国水稻土p h c h 和p ，p ，- d d e 的平均残 留量仅为o o 0 0 8 肛g g d w 和o o 0 0 3 4 p g 儋d w ，此研究表明，天津当地土壤遭受到了 严重的o c p s 的污染，其中，污灌蔬菜地的污染最为严重。 马玲玲等【1 2 】对北京近郊土壤汇总o c p 的残留量分析结果表明，无论是表层土 壤还是深层土壤，大部分p ，p d d t 的检出量都很低，侧面反映了d d t 的降解情 况。黄俊等监测了北京东南郊化工区土壤中h c h 、d d t 、h c b 、七氯等1 8 种o c p 的残留水平，检出d d t 、h c h 、h c h 的浓度范围分别为n d 5 2 4 1 、o 2 6 3 7 4 3 和0 4 6 2 5 0 7 n g d w ；其中1 8 种o c p 的检出范围为o 9 8 5 7 5 6 n g d w ；浓度较 低，因此环境风险可以忽略。 随着o c p s 的禁用，土壤中的残留浓度在逐年下降。但在有些局部地区，如 污灌的农田、菜地土壤等还存在比较严重的污染超标，这同时也再次说明了土壤 中农药残留空间分布的不均匀。而且，当前文献报道的均是关于农业土壤的监测 结果，关于p o p s 中o c p s 的生产和储存场地的污染浓度目前研究甚少，而在o c p s 禁用多年的今天，局部污染场地的土壤监测结果更具有实际意义，这将有助于人 体暴露的预防和土地的修复等等。 1 2 4 有机氯农药分析方法概述 由于环境样品组成复杂，有机氯化合物含量得低，通常在l o 。9 级，必须使用 痕量或超痕量分析方法，并且需要有效的前处理方法来消除基体干扰。总体而言， 整个环境样品的分析过程包括三个步骤：提取、净化和测定。 1 2 4 1 环境样品中有机氯农药的提取 提取方法包括索式提取、超声萃取、加速溶剂萃取、超临界流体萃取、微波 6 硕上学位论文 提取、固相微萃取等等。一般使用正己烷：丙酮( 1 ：1 ) 对样品进行提取，使提 取带来的干扰物降到最低量 1 3 】。 ( 1 ) 索氏提取( s o x h e l te x t r a c t i o n ) 索氏提取，又称脂肪提取，是一种从沉积物、生物组织等固体样品中提取物 质的有效方法。它是由溶剂蒸气凝结成纯净液滴连续不断地提取固体样品。主要 优点是回收率较高而且稳定，适合提取痕量物质。但是该法较为费时，且易将其 他有机物萃取出来，需采取有效的净化方法来进一步处理。f 咖a n d e z 等【1 4 】将2 0 9 埃布罗河河底沉积物用2 0 0 m l 甲苯索氏提取3 6 小时，浓缩、净化后进行g c 测 定，回收率在8 0 左右。阎正【l5 】等人用索氏提取、浓硫酸磺化气相色谱法测定了 土壤和桔梗中七氯及滴滴涕农药的残留量，加样平均回收率为9 6 2 7 1 0 0 3 ， r s d 为3 o 6 5 。该法适于萃取鱼、燕麦、土壤河水沉积物、飘尘中的有机氯 农药。y i n g 、u 【l6 】等采集中国七大河流中的沉积物，对其有机氯残留量进行分析。 他们首先将冷冻干燥并研磨过8 0 目筛后的沉积物样品用体积比1 ：1 的正己烷和 丙酮进行索氏提取2 4 小时。浓缩并经过无水硫酸钠柱净化后待分析。 ( 2 ) 超声波萃取( s u p e r s o n i ce x t r a “o n ) 超声波萃取在环境样也是一种广泛使用的萃取方法。一般采用的设备是超声 波清洗机。其原理是利用超声空化作用，使样品固体在溶剂中容易分散、乳化， 加速了溶剂对样品的溶解速度。研究发现，超声波萃取较经典索氏提取既可节约 大量试剂，又可节约大量时间，从而提高工作效率，得到的结果也令人满意。张 祖麟【1 7 】等使用超声波萃取厦门西港表层沉积物中的有机氯化合物只需要2 0 分钟。 m i v e l l l ( a t e s a n 【1 8 】等对s a nf r a n c i s o 海湾的表层沉积物( 2 0 3 0 9 ) 冷冻干燥后，加 入5 0 m l 二氯甲烷和内标物进行超声波萃取1 5 分钟，然后再用1 0 0 m l 二氯甲烷 平均3 次加入其中进行超声波萃取。萃取液净化浓缩后进行气相色谱分析，回收 率满足美国环境保护署( e p a ) 的要求。郝丽丽【1 9 】等以丙酮：石油醚( 1 ：1 ) 超 声提取银杏叶中1 8 种有机氯农药的残留情况，三个水平的加样回收率范围为 7 1 6 1 3 0 3 ，r s d 为2 2 1 5 8 ，方法快速简便且成本低。 ( 3 ) 超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a le x t r a c t i o n ) 近年来，超临界流体萃取( s f e ) 技术在环保方面的应用研究越来越引起人们 的重视，并有取代传统液体萃取的趋势。 超临界流体是处于气态和液态之间的流体，具有类似于气体的较强穿透力和 类似于液体的较大密度和溶解度。s f e 就是利用此特性，以之来代替有机液体溶 剂进行萃取的。操作压力和温度的变化会引起超临界流体对物质溶解能力的变化， 所以只要改变萃取剂流体的压力或温度，就可以把样品中的不同组分按它们在流 体中溶解度的大小顺序先后萃取分离。s f e 还可以大大减少样品萃取时间，节省 有机溶剂用量。此外，s f e 具有一定的选择性，故可降低对萃取物的预净化要求。 有机氯农药祚j 蔬菜十壤中的残留及啶虫脒降解菌的筛选 用s f e 分析各种基体的d d t s 、h c h s 等类化合物的报导已有很多。b r a d y 【2 0 】等人 从被污染的地表土和深层土中萃取有毒有机污染物仅仅用了1 分钟的时间就可将 9 0 p c b s 萃取出来，用1 0 分钟的时间可以萃取7 0 的d d t s 。y c “n g 【2 1 】等用超 临界流体萃取净化中草药中1 3 种有机氯农药，采用g c e c d 测定和质谱确认， 平均回收率在7 8 1 2 1 。 ( 4 ) 微波萃取( m i c r o w a v ee x t r a t i o n ) 微波萃取技术是微波直接与被分离物作用，在微波的激活作用下，导致样品 基体内不同成分的反应差异，使被萃取物与基体快速分离而不改变有机物的分子 结构，并达到较高的分离效果。该方法能够在短时间内完成多种样品组分的萃取、 溶剂用量少，结果重现性好。李雪梅【2 2 】等采用微波辅助萃取技术从中药材中萃取 有机氯农药，萃取回收率在8 5 1 1 7 ，相对标准偏差介于3 4 6 1 ，方法最 小检出限为0 0 0 1 0 0 0 5 g 。 ( 5 ) 加速溶剂萃取( a c c e l e r a t e ds o l v e n te x t r a c t i o n ) 加速溶剂提取技术是在高温和加压条件下，用有机溶剂萃取固体或半固体样 品的自动化方法。提取溶剂的选择与索氏提取法相同，提取液需要净化才能检测， 其优点是有机溶剂用量少、方法快速、待测组分回收率高。朱雪梅等【2 3 ，2 4 】用加速 溶剂萃取天津市郊污灌区农田土壤中的有机氯农药残留，回收率为7 2 8 9 3 2 ， 效果比索氏提取好。崔艳红【2 5 】等使用a s e 测定了蔬菜中1 5 种有机氯农药，经考 察，用二氯甲烷丙酮( 1 ：1 ) 和加速溶剂提取仪在1 2 0 提取5 m i n ，浓硫酸磺化、 弗罗里硅土柱净化后用气相色谱质谱法测定，可以得到很好的效果。 ( 6 ) 固相萃取( s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ) s p e 是上世纪7 0 年代发展起来的样品富集处理技术，在很大程度上解决了液 液萃取的不足。它是一种吸附剂萃取，主要适用于水中样品的处理。其原理是利 用被萃取组分与样品基质及其它成分在作为固定相的固体填料上作用力强弱的不 同而使它们彼此分离。当水中痕量物质通过装有合适吸附剂的固相萃取柱时被富 集，然后用少量的选择性溶剂洗脱，因此s p e 是同时进行萃取和浓缩的有效方法。 s p e 技术已被许多官方环保机构，美国环保局e p a 已采纳作为水中农药残存物测 定的主要方法。 s p e 容易与色谱技术联用，使样品预处理与分离分析得到优化组合，因而在 测定水中d d t s 、h c h s 和p c b s 残留量时被广泛应用。b e n g t s s o n 【2 6 】等应用s p e - g c 联用技术分析地表水中的d d t s 、h c h s 类物质，通过选择合适的吸附剂和洗脱溶 剂，按照一定的升温程序，分析了3 5 种d d t s 、h c h s 物质，并获得了较高的回 收率( 8 0 9 9 ) 。 硕上学位论文 索氏提取法 超声波萃取法 超临界流体萃 取法 加速溶剂萃取 法 微波提取法 固相萃取 固体 固体 固体 半固体 固体 半固体 固体 半固体 液体 提取完全、无需昂贵设备 无需加热、操作简单、耗时短 节省有机溶剂、耗时短 可实现自动化、耗时短、节省 溶剂 耗时短、节省溶剂，加热均匀， 能同时处理多个样品 耗时短、节省溶剂、操作较为 简单 消耗大量有机溶剂和时间 样品萃取时不均 设备成本高 设备较贵，不利于测含水量 高的样品 需特殊仪器设备，高压，操 作条件要求高 所需耗材较贵( 萃取膜或柱) 1 2 4 2 环境样品中有机氯农药的净化 使待测组分与干扰物分离的过程为净化，样品净化的目的是除去共提取物中 的干扰组分，净化程度取决于被测组分的数目，基质干扰及仪器的状态。当用有 机溶剂提取样品时，一些干扰杂质可能与待测物一起被提取出，这些杂质若不除 掉将会影响检测结果，甚至使定性定量