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北京典型灌区表层土壤与农产品酚类含量及人体

作者:

关键词:

摘要：

LI Yan, GU Hua, YANG Shengli, HUANG Junxiong, LIU Honglu, 2018. Study on concentrations of phenols in topsoils and agricultural products and health risk assessment in the typical irrigation district of Beijing city [J]. Ecology and Environmental Sciences, 27(12): 2343-2351.

近年来环境内分泌干扰物由于可对人类和动物等产生不良影响而倍受关注。壬基酚（NP）、双酚A（BPA）和辛基酚（OP）具有内分泌干扰性和持久性生物毒性（Jobling et al.，1993；Krishnan et al.，1993；Neamtu et al.，2006），已被欧盟水框架指令划定为主要控制污染物（European Community，2000）。NP和OP分别是合成壬基酚聚氧乙烯醚（NPEOs）和辛基酚聚氧乙烯醚（OPEs）的主要原料，也是其主要微生物降解产物（Sharma et al.，2009）。NPEOs和OPEs是非离子表面活性剂，常被应用于造纸、洗涤剂、冶金、纺织等领域，随废水排放进入环境。环境中的NP和OP有两个主要来源：含NP或OP的污废水的排放以及来自环境中NPEOs或OPEs的降解。BPA是人工合成聚碳酸酯和酚醛树脂等的原材料，环境中 BPA主要来源于生产、制造以及使用过程中的排放（Staples et al.，1998）。

NP、OP和BPA很容易被有机质含量相对较高的环境介质吸附，广泛存在于各种环境介质中。国内外目前已有大量学者对水环境、沉积物、污泥以及水生生物中NP、OP和BPA进行了详细研究（陈茹，2014；Kanaki et al.，2007；李洋等，2012；刘清云等，2016；向昆仑，2015）。土壤是酚类存在的重要介质之一，其中残留的酚类能向作物迁移，直接关系农产品生产安全，因此明确土壤中酚类迁移转化和残留水平具有重要现实意义。较多学者通过研究得出了NP、BPA和OP在土壤中的吸附动力学模式、热力学等温线、解吸规律、生物降解规律以及这些过程的影响因子等（姜鲁等，2012；鲁佳铭等，2011；杨锚等，2013），研究结果显示土壤对 NP的吸附以物理作用为主，Freundlich模型和DA模型均能较好地拟合NP的吸附等温线，温度和离子强度对吸附容量存在一定影响。

也有部分学者对不同水质灌溉、淤泥施用、不同农药助剂施用以及不同种植条件下土壤和农产品酚类残留量进行了调查研究（Cai et al.，2012；Chen et al.，2011；杜章留等，2015；刘丽等，2011；刘媛等，2015；Lu et al.，2007；任杰等，2010；Tran et al.，2015；Vikels?e et al.，2002；王茜等，2012），结果显示施用污泥的土壤BPA、NP、OP含量远高于普通农田土壤相应含量，如丹麦施用污泥的农业土壤中 NP质量分数约为 1450.00 μg·kg-1，而普通农业土壤中 NP质量分数约为 5.2 μg·kg-1，污泥农用是农田土壤NP的主要来源之一；污灌和过渡灌溉条件下土壤NP含量高于清水灌溉土壤 NP含量，污灌在一定程度上提高了土壤NP含量；传统农药助剂降解产物NP在土壤中的含量高于新型农药助剂降解的NP含量；部分蔬菜NP和 BPA 质量分数分别为 1.26~8.58 μg·kg-1和0.43~5.31 μg·kg-1，部分水果 NP 质量分数为18.5~27.4 μg·kg-1。土壤和农产品中酚类可通过食物链进入人体，一些学者对居民膳食酚类人体健康风险进行了评估（柳春红等，2013；赵娜娜等，2014），得出居民通过膳食途径摄入的NP、OP和BPA量较少，风险较低，属于安全范围。

北京市东南郊灌区从20世纪50年代开始逐步利用城市污水进行灌溉，2003年开始该灌区逐步利用再生水灌溉农作物，近年已发展再生水灌溉面积3.857×104hm2。目前为止有学者对该灌区部分区域土壤有机氯农药和PAHs进行了研究（何江涛等，2010；马文洁等，2010；石钰婷等，2011），而关于该灌区土壤和作物酚类含量的研究还未见报道，灌区酚类污染水平和人体健康风险水平还不明确。该灌区是北京地区主要农业生产基地之一，因此有必要对该灌区土壤和农产品酚类污染情况进行调查研究。本研究从土壤、农产品和人体健康三方面综合评估灌区现状酚类水平，以期为典型灌区保证农产品安全和控制土壤酚类含量提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况及样品采集

研究区（东经 116°32'~116°43'，北纬 39°26'~40°02'）位于北京东南郊（图 1），平均日照时数2459 h，平均气温为11~12 ℃，平均降水量为565 mm。0~20 cm表层土壤粘粒、粉粒及砂砾含量百分比分别为 10.5%~27.5%、46%~78.5%和1.5%~43.5%。研究区污灌历史为20~40 a（区域1为40 a，区域2为30 a，区域3为20 a，见图1）。其中，区域1于1960年开始使用城市原生污水灌溉35年，后使用再生水灌溉5年；区域2于1975年开始使用城市原生污水灌溉20年，后使用再生水灌溉10年；区域3于1975年开始使用原生污水灌溉20年。为研究灌区表层土壤和农产品酚类含量及污染水平，在灌区主要灌溉河道和渠道附近相应农田布置土壤采样点20个，分属20（区域3）、30（区域2）、40 a（区域1）不同污灌历史年限，如图1所示。采集土样，从农田4点处取表层土壤（0~20 cm），组成混合土样，土样样品于-4 ℃冷藏，-20 ℃冷冻干燥，研磨干燥后的样品过50目筛，后置于玻璃瓶中于-20 ℃的环境中保存待测。

文章来源：《土壤》网址: http://www.trqks.cn/qikandaodu/2020/1116/797.html