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《中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)》 2016年
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吉林省主要城市城郊土壤—蔬菜系统中有机氯农药残留及风险研究

张静静  
【摘要】:有机氯农药因具有高毒性、长期残留性、半挥发性、高生物累积性等特性,被人们广泛关注。蔬菜作为施用有机氯农药量最大的作物种类之一,其经济价值高、复种指数大、市场需求量大。城郊作为城市农副产品的重要生产基地,其土壤环境质量对农产品品质起着决定性作用。因此,本研究以吉林省长春市、吉林市、四平市三大城市郊区菜地为研究对象,通过野外采样和室内分析相结合,系统研究了城郊菜地土壤中有机氯农药的残留状况、组成特征及来源,并采用地统计方法分析了土壤有机氯农药的水平分布规律;揭示有机氯农药残留与土壤理化性质的相关关系;探讨了城郊菜地的潜在生态风险及人群健康风险水平;并对城郊菜地土壤质量进行等级区划,指导蔬菜的优质生产。主要结果如下:1.长春市、吉林市、四平市城郊菜地土壤中各种有机氯农药残留含量由高到低的顺序均为滴滴涕六六六氯丹狄氏剂艾氏剂,六六六和滴滴涕仍是最主要的有机氯农药残留,其两者共占有机氯农药残留总量的百分比分别为88.29%、82.05%、91.96%。各种有机氯农药残留的变异系数较大,表明了农药使用的无序性。2.组成分析表明,长春市、吉林市、四平市城郊菜地土壤中六六六及氯丹的残留均来自新老混合源;除了吉林市城郊菜地近期仍有三氯杀螨醇输入以外,长春市及四平市城郊菜地中的滴滴涕主要来源于工业DDTs的历史使用;高检出率、低残留浓度的艾氏剂和狄氏剂均来自大气输送与沉降。受风向和人为活动的综合影响,不同研究区呈现了不同的有机氯农药水平分布特征。3.长春市城郊菜地三种蔬菜类别中有机氯农药的超标率排序为叶菜类蔬菜根茎类蔬菜茄果类蔬菜。不同种类蔬菜中有机氯农药超标率大小依次为葱萝卜白菜辣椒黄瓜茄子西红柿。4.相关分析结果表明,长春市城郊菜地土壤中各种有机氯农药之间均呈现显著和极显著的正相关,表明各种残留农药来源相似。有机污染物因具有疏水性易与土壤腐殖质结合,因此,除了α-hch和γ-hch外,土壤有机质与其余各种有机氯农药之间均呈现显著和极显著的正相关;土壤ph与γ-hch呈显著负相关,与其余有机氯农药均无显著相关性。土壤中有机农药的残留含量及组成受很多因素的综合影响,在区域尺度内,仅使用土壤地化学因子不能预测出有机农药的残留变化特征。5.长春市城郊菜地土壤中hchs整体处于较低的生态风险水平,但个别样点中β-hch对土壤无脊椎动物有影响;ddts残留水平对于该区域土壤生物和鸟类具有一定的生态风险,对哺乳类动物的生态风险水平较低。吉林市城郊菜地土壤中hchs处于较低的生态风险水平,ddts残留水平对于该区域土壤生物和鸟类具有一定的生态风险,对于哺乳类动物而言生态风险水平较低。四平市城郊菜地土壤中hchs整体处于较低的生态风险水平,个别样点中β-hch对土壤无脊椎动物有影响;ddts残留水平对该区域土壤生物和鸟类具有一定的生态风险,对哺乳类动物生态风险水平较低,但个别样点中ddts残留对哺乳类动物会产生一定影响。6.健康风险评价结果表明:三种暴露途径中,儿童及成人的有机氯农药暴露风险均表现为经口摄入皮肤接触呼吸吸入;对于同一种有机氯农药来说,经口摄入途径儿童暴露风险比成人高2.33倍,皮肤接触途径儿童暴露风险比成人高1.64倍,呼吸吸入途径儿童暴露风险比成人低,但儿童通过三种暴露途径的总暴露风险比成人的高;长春市、吉林市及四平市城郊菜地土壤中各种有机氯农药通过不同暴露途径的总非致癌风险及总致癌风险均较小或者可以忽略,不会对暴露人群的健康造成危害。长春市郊区菜地蔬菜中有机氯农药的单一目标危险系数(thq)由高到低依次为氯丹七氯六六六狄氏剂=艾氏剂滴滴涕,所测有机氯农药的thq值均小于1,即蔬菜中有机氯农药的健康风险不明显。成人通过食用蔬菜的多种有机氯农药的复合风险值高于儿童,但其复合风险值均小于1,均在安全限值内,健康风险不明显。7.单因子污染评价结果显示,长春市城郊菜地土壤环境质量基本处在非污染水平,少数菜地处于轻污染水平;吉林市城郊菜地土壤环境质量全部处于非污染水平;四平市城郊菜地土壤环境质量基本处于非污染水平,少数菜地处于轻污染水平和重污染水平。综合污染评价结果显示,长春市和吉林市城郊菜地土壤环境质量基本处在安全水平,仅少数菜地处于警戒限和轻污染水平。四平市城郊菜地土壤环境质量基本处于安全水平,少数菜地处于警戒限、轻污染和重污染水平。由综合污染指数空间分布图可知,长春市西南郊、吉林市江北龙潭区菜地的安全生产应受到重视以外,其余地区均处于较安全级别。参照土壤环境质量标准(GB15618-2008)对长春市、吉林市、四平市城郊菜地土壤环境质量进行了等级划分,表明一半及以上的城郊菜地可作为有机和绿色蔬菜基地使用,绝大部分城郊菜地可作为无公害蔬菜基地使用,同时有很少部分菜地在进行蔬菜种植前需要开展土壤污染风险评估。虽然六六六和滴滴涕已被我国禁用多年,但其仍是土壤及蔬菜中最主要的有机氯农药残留,因此应加强农产品的定期抽检以及农药生产、销售与使用的监管。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X592

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