可溶性有机物对土壤中主要有机污染物环境行为的影响

PAGE96生态环境第12卷第1期（2003年2月）吴鑫等：可溶性有机物对土壤中主要有机污染物环境行为的影响PAGE95可溶性有机物对土壤中主要有机污染物环境行为的影响摘要：概括了环境中可溶性有机物的特点，并系统总结了当前国内外关于可溶性有机物对土壤中主要污染物环境行为的影响的研究进展。阐述了可溶性有机物对农药、多环芳烃在土壤中的吸附、解吸及分配等环境行为所起的作用。最后指出了该方面研究存在的问题及今后应加强的方向。关键词：可溶性有机物；土壤环境；有机污染物；环境行为

长期以来，主要污染物包括重金属，农药及其代谢衍生物，化石燃料燃烧释放的物质如多环芳烃（PAHs）等致癌、致畸、致突变物质，被许多国家列为环境优先控制污染物[1]。由于分布广泛，与人类的日常生活有着最为密切的联系，加之现代工农业的发展及交通业的兴起，使其在环境中的行为受到人们广泛的关注[2~3]。自上世纪70年初一些环境科学工作者发现广泛存在于植物根系、有机废弃物、土壤、水环境中的可溶性有机物（dissolvedorganicmatter,DOM）对土壤和水环境中养分和污染物的活化和迁移有较大的影响[4]。在局部土壤环境中存在有较高浓度的DOM，无疑会成为影响农药等污染物在环境中迁移扩散、生物积累及其影响生物毒性的重要原因。DOM及其对环境中主要污染物环境行为的影响，特别是DOM对这些污染物在土壤生态系统中迁移与扩散机制（包括土壤界面-植物界面，土壤固-液界面的传输过程）的影响，已成为当前国内外生态与环境学界、农学界、地学界高度重视和热门的研究课题[2,5]。因此预防和控制这些污染物从土壤环境向水环境和植物体内传输，修复污染地，以及更科学地对这些污染物的生态风险作评价无不涉及到这一根本过程及其机理的探讨[5,7]。1可溶性有机物DOM是一类组分非常复杂，既含低分子量物质（如游离的氨基酸、糖类）又含各类大分子成分（如酶、氨基糖、多酚和腐殖酸等）的混合物[8,9]。DOM一般是经超纯水浸提有机物料然后经过滤得到的水溶液，其量的表征是通过测定溶液中的总有机碳量。DOM广泛存在于植物根系、有机废弃物、土壤、水环境中。在不同来源的有机物料中DOM浓度不一，例如，土壤本底的DOM浓度为C20~80mg/L，而农业土壤中作物秸杆还田、有机肥料的使用（包括污泥的农用）及根茬的残留，这些富含有机碳的物料通过土壤微生物的降解，在归于土壤后的短时期内产生高浓度的DOM，是非常普遍的现象[10~11]。作物根系分泌物大幅度增加根际土壤水溶性有机物含量，是农业土壤的又一重要特征。在水稻扬花后第一周DOM含量可高达C200~260mg/L[12]。而对于原始污泥和经过热喷处理的污泥，前者DOM的浓度远远小于后者。不同来源的DOM其组分不尽相同。一般认为DOM由亲水组分和疏水组分组成，而亲水组分包括亲水性的酸和中性化合物，疏水组分包括疏水性的酸和中性化合物。可溶性有机物的疏水组分和亲水组分可分别通过去离子的多孔树脂XAD-8和XAD-4得到分离。可溶性有机物提取液在酸性条件下以一定的流速通过XAD-8和XAD-4并饱和，疏水组分被XAD-8吸附，而亲水组分则被XAD-4吸附[14~15]。不同来源的可溶性有机物其组分中亲水组分和疏水组分的比例不同，DOM的亲水组分和疏水组分量的表征是通过测定各组分总可溶性有机碳（totalDOC）的值。KÖgel-Knabner等（2021）发现在森林土壤中提取的DOM其亲水组分占28%~35%疏水组分占60%~70%[14]，而MartinM.B.等（2021）发现水库水中提取的DOM其亲水组分占41%~50%疏水组分占51%~62%[15]。又有学者根据DOM组分的分子量大小分为小分子（1000Da）、中分子（1000~14000Da）、大分子（14000Da）组分。通过截流不同分子量分子纤维透析膜可以分离得到不同分子量的组分。同样不同来源的DOM其不同分子量组分的比例不一样。KÖgel-Knabner等（2021）发现在植物废弃物堆肥中提取的DOM三种组分分别为12.6%、16.8%、70.6%，而在家庭废弃物堆肥中提取的DOM三种组分分别为60.0%、20.1%、19.9%[15]。可溶性有机物由于来源多样，组分复杂，其结构很难确定。现在多是通过红外光谱确定DOM中主要官能团，但也有通过现代化学分析手段解析DOM主要组分的结构。周立祥、杨红等（2021）[16]通过红外光谱分析从污泥中提取的DOM组分的图官能团（表1）。表1红外光谱分析污泥DOM组分的图官能团波数/cm-1官能团3301~34622935~28502330~23701650154014201160700糖，羧基，酚等结构上的-OH峰脂肪族上的C-H峰-NH4+的多重复合谱带芳香结构上的C=C，COO-，C=O峰二氨基峰酚结构上的OH变形振动峰、C-O伸缩振动峰OH和C-O伸缩振动峰、脂肪族上CH2对称振动峰芳香环上的C-H振动峰近年来DOM对土壤中多环芳烃及其它一些疏水性有机污染物和重金属的影响倍受关注。由于DOM中含有大量的如游离的氨基酸、糖类、酶、氨基糖、多酚和腐殖酸等物质，被认为是一种天然的螯合剂。有研究者认为DOM具有两性性质，起着表面活性剂的作用，能够提高疏水性化合物的水溶解性，减少挥发性，它的疏水性组分与污染物有高度的亲和力，是DOM提高疏水性有机污染物水溶性和迁移性的重要原因[15]，其中DOM是作为一种移动载体。2DOM对土壤中农药的影响土壤作为农药在环境中的最终归宿，农药在其中的行为倍受关注。农药进入土壤主要有3种途径：（1）直接进入土壤，包括对土壤直接使用一些除草剂、防治地下害虫的杀虫剂和拌种剂，这种方法是农药进入土壤的基本途径；（2）农药间接进入土壤，该方式与农作物作用标靶的节留量有关；（3）随大气沉降、灌溉水和动物残体进入土壤[17~18]。进入土壤的农药一般来说，亲水性的农药极易在土壤剖面中下渗，易污染地下水；疏水性的农药容易被土壤粘粒和有机质吸附，不易在土壤剖面中移动，这种农药主要分布在土壤表面或施药层内[17]。Madhun（1986）、Barriuso（1992）等认为通过吸附平衡实验得到农药在土壤中的分配系数能够很好的估计农药在环境中的迁移、扩散行为[19~21]。Coron（1985）、Lee（1990）、Barriuso（1992）认为DOM能够提高一些农药的水溶解度；对农药在土壤中的吸附与解吸附有影响；能提高农药在土壤中的移动和扩散[22~24]。XinjiangHuang等（2021）发现DOM对农药在土壤中的滞留量有明显的影响，100mg/L的DOM（以C计算）可使农药毒死蜱在土壤中的滞留系数降低3倍以上[23]。由于DOM与农药在水相中形成稳定的结构，使农药在土壤中的吸附减少，这意味着在土壤中的移动性加强。DOM对农药在土壤中吸附与解吸附的影响取决于农药的水溶性、土壤类型及DOM的类型等。Totsche等（2021）认为在解释DOM对疏水化合物的影响时应考虑到化合物、土壤、DOM的性质和化合物与土壤、化合物与DOM、土壤与DOM之间的相互作用及它们之间相互影响和竞争[25]。DOM对农药的作用除了农药自身的疏水性有关，还与DOM的来源、浓度、极性及分子大小有关[26]。Chin等（1991）认为在水中或水体表面，低浓度的DOM即便是对极性很强（水/正辛醇分配系数105）的化合物，吸附影响也很小甚至可以忽略不计[26]；然而在DOM浓度较高的溶液（污泥提取液、二次废水等），高浓度的DOM对极性弱（水/正辛醇分配系数103）的化合物的吸附影响也很小甚至也可以忽略[27~29]。Yongkoo和Lindas（2021）发现中等极性的农药阿特拉津在实验室条件下以及在DOM浓度（以C计算）150mg/L时，DOM对吸附与解吸附的影响微乎其微，但在自然条件下长时间大规模的灌溉，即使这种在实验室条件下只有很小影响的DOM浓度也会导致阿特拉津在土壤和水环境中移动能力增强[26]。不同种类的DOM对农药的影响不同。Chiou等（1986）发现4种不同来源的DOM对疏水性化合物的亲和能力如下：来源于土壤的胡敏酸来源于土壤的富里酸来源于水的胡敏酸来源于水的富里酸[28~29]。对于同种来源的DOM，同样浓度的小分子量DOM组分对农药氰戊菊酯在土壤中分配系数的影响小于大分子量组分[22]。现在国内外研究DOM对农药的影响，所选取的农药绝大部分是除草剂，而在大部分除草剂中水溶解度小的占多数。DOM对疏水性的农药影响明显，可能是DOM具有两亲性，其疏水部分易于与疏水性的化合物结合。而DOM小分子组分对疏水性化合物影响小于大分子组分，可能是疏水性化合物与小分子组分复合物的移动能力更强[15]。3DOM对土壤中多环芳烃（PAHs）的影响多环芳烃的形成可分为人为源和天然源，前者主要来源于家庭生活炉灶、工业生产、露天垃圾燃烧，以及激动车辆及一些化工企业“三废”的排放；天然源主要来源于自然界的生物合成及火山爆发等[30~31]。多环芳烃在土壤中天然本底值很底，如多环芳烃中的苯并[a]芘(Bap)在河流底泥和土壤中仅为1~3g/kg[32~33]。但由于现代石化工业，能源工业和交通运输业的快速发展以及工业“三废”的排放、垃圾农用和灌溉等，土壤和水体的多环芳烃污染日益突出[32,34]，在工业发达城市和交通要道周围地区土壤以及灌溉区土壤污染尤为严重[32,35,36]。据报道，在北美及欧洲工业地区土壤中的多环芳烃高达10000g/kg由于土壤固相能优先吸附水相中有机物疏水性组分[15,37,38]，因此长期以来，人们普遍认为，由于多环芳烃类污染物疏水性强，水溶性低，易为土壤固相或含水沙层所吸附，因而活性与迁移程度较低[37,39]，对地下水和作物的污染风险较小。近年来关于某些有机胶体或DOM对环境中的多环芳烃的分布及移动影响不断有报道，多环芳烃等疏水性有机污染物易于与DOM疏水性组分结合，会导致多环芳烃等有机污染物在环境中更大范围迁移和扩散[31,40]。土壤和水体中DOM能加速多环芳烃在环境中的迁移在实验室已得到证实，特别是能加速多环芳烃在土壤剖面中的垂直移动，并影响这些污染物的生物降解、光解、水解、挥发和生物积累[31,41]。例如，Magee等（1991）发现，在土壤多孔界质中，浓度不足60mg/L的DOM（以C计算），便可使多环芳烃的吸持系数降低180%以上[38]，而KÖgel-Knabner等（2021）发现200mg/L的DOM（以C计算）可使苯并芘从土壤中解吸率提高25倍[36]。因而在DOM共存的条件下，土壤中的多环芳烃对地下水和作物的污染不容忽视。与DOM对农药的影响一样，DOM对多环芳烃的影响也是与DOM本身的性质和多环芳烃、土壤的性质等多种因素有关。显然，同种DOM对于不同的多环芳烃的吸附与解吸附的影响不同，这与多环芳烃的疏水性强弱有关。Raber和KÖgel-Knabner.（2021）在研究从土壤、堆肥、经处理的污泥中提取的DOM对两种五环多环芳烃在土壤中吸附系数的影响时，发现不同来源的DOM对多环芳烃的吸附系数影响是：经处理的污泥堆肥土壤[15]。比较从堆肥与废旧皮革中提取的DOM对两种五环多环芳烃的吸附影响时发现，从废旧皮革中提取的DOM对多环芳烃基本不吸附。这是由于在堆肥中提取的DOM中分子量大于14000Da的含量占32%~46%，而在废旧皮革中提取的DOM中分子量大于14000Da的含量占7%~10%。堆肥中提取的不同分子量DOM对两种五环多环芳烃在土壤中吸附系数的影响时，分子量小于14000Da的DOM的影响明显小于分子量大于14000Da的DOM[15]。Raber和KÖgel-Knabner等（2021）发现不同分子量DOM对多环芳烃的解吸附系数的影响结果与吸附系数相同[37]。这可能是由于小分子量的DOM与多环芳烃的复合物更能受到DOM两性的影响，即在土壤中的移动性更强[15]。现在对此有很多相似的报道。目前研究者多是从DOM对疏水性强的多环芳烃的吸附与解吸附作用入手，通过计算DOM对多环芳烃的吸附系数、滞留系数的影响，然后通过某些数学方程导出DOM对多环芳烃的一些环境参数的影响关系。在研究这一过程时最常用的两种手段是：（1）微量萃取法（SPME），该种方法是通过选取不同的微量萃取柱分离那些与DOM复合的多环芳烃和游离的多环芳烃，再通过定量分析得到各自的量[15,42]；（2）核磁共振法（NMR），该种方法是通过核磁共振仪对多环芳烃直接定量其中的C[43~44]，但该方法比较昂贵，要求多环芳烃用同位素C标记。

4研究展望由于水环境中有机污染物相当一部分来源于或受控于陆地生态系统（尤其是污染的土壤）[45~46]，因而有必要阐明土壤中DOM与土壤污染物的关系，以便能更科学地预测有机污染物的环境行为（特别是向水体的迁移和对食物链的污染）。然而尽管如此，迄今这方面的研究大都只是表明了DOM可提高土壤中污染物水溶性和淋滤这一客观现象[38,47]，其机理至今还不十分清楚。例如，许多研究者报道，不同来源的DOM对污染物环境行为的影响差异巨大，而仅用DOM疏水组分含量存在差异的解释却难以自圆其说[15]。这些都有待于进一步研究，况且国内在这方面的研究尚处于起步阶段，因此深入研究DOM与主要污染物在环境中的化学和生物行为机制，可为预测污染物对环境的潜在影响，以及污染治理和修复，提供重要的技术支撑。

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EffectsofdissolvedorganicmatteronbehaviorofmainorganicpollutantinsoilenvironmentAbstract:Thecharactersofdissolvedorganicmatter(DOM)weredemonstratedinthispaper.TheeffectsofDOMonadsorption;desorptionandpartitionofmainorganicpollutantsuchaspesticides;polycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)insoilenvironment.Meanwhilethecontrollingfactorsoftheeffectswerealsodiscussed.Keywords:dissolvedorganicmatter;soilenvironment;mainorganicpollutant;environmentbehavior

社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为