重金属存在条件下土壤中典型多环麝香的生物有效性及其影响机制

With development of industry and agriculture, joint pollution combined by traditional and emerging pollutants was found in soil environment. According to environmental pollution in China, traditional contaminant-heavy metals (Cd and Cu) and emerging contaminant-synthetic polycyclic musks (HHCB and AHTN) were chosen as tested chemicals, and typical soils (brown soil, cinnamon soil and red soil) in China as tested soils in this project. Bioavailability of polycyclic musk and its mechanisms in heavy metal co-contaminated soil was investigated in this project. Chemical indicator of polycyclic musk availability to terrestrial organisms was studied with isotope tracer and passive sampling techniques. Moreover, factors impacting bioavailability of polycyclic musk such as aging, adsorption, desorption and biodegradation were clarified. Furthermore, effect of heavy metal on environmental behavior and binding sites of polycyclic musk in soil was investigated according to X-ray absorption fine structure and Fourier transform infrared spectroscopy. Mechanisms of heavy metal influencing bioavailability of polycyclic musk was discussed in molecular level, which provide scientific foundation for risk assessment of polycyclic musk in complex contaminated environment.

随着工农业的迅速发展，大量新型污染物进入土壤环境，形成传统污染物与新型污染物的复合污染。根据我国污染现状，传统重金属污染物（Cd和Cu）及新型污染物人工合成多环麝香（佳乐麝香和吐纳麝香）为研究对象，以我国典型土壤棕壤、褐土和红壤为代表性土壤，研究重金属存在条件下多环麝香的生物有效性及其影响机制。本项目拟借助同位素示踪技术和被动采样装置，针对生物有效性这一科学问题开展研究，开展土壤中多环麝香生物有效性的化学评价方法，以及多环麝香老化、吸附、解吸、降解对其生物有效性的影响研究；重点研究重金属对多环麝香在土壤中环境行为、结合位点等的影响，结合X射线吸收精细结构、红外光谱等技术，从分子水平探讨重金属对多环麝香生物有效性的影响机制，为准确评价复合污染环境中多环麝香的生态风险提供科学依据和理论指导。

随着工农业的迅速发展，大量新型污染物进入土壤环境，形成传统污染物与新型污染物的复合污染。根据我国污染现状，传统重金属污染物（ Cd 和 Cu）及新型污染物人工合成多环麝香（佳乐麝香和吐纳麝香）为研究对象，以我国典型土壤棕壤、褐土和红壤为代表性土壤，研究重金属存在条件下多环麝香在土壤生物的累积，并借助聚2,6-二苯基对苯醚（Tenax-TA）、固相微萃取纤维（SPME）和三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜（TECAMs）3种被动采样装置，针对生物有效性这一科学问题开展研究，寻找土壤中多环麝香生物有效性的化学评价方法。并试图探讨重金属对多环麝香生物有效性的影响因素及机制。.实验结果表明，Tenax-TA 24 h、SPME 12 h和TECAMs 12 h单点提取土壤多环麝香的量与小麦和蚯蚓多环麝香富集量显著相关，可以用来评价其生物有效性。当HHCB浓度为125 μg·kg-1时，重金属镉（Cd）的加入促进了蚯蚓对低浓度HHCB的积累，促进率达29.15%。当HHCB浓度达到1000μg·kg-1时，暴露初期（7d和14d）Cd的加入促进了HHCB的积累，促进率为18.11%；但在暴露时间达到28d时，HHCB在蚯蚓体内的累积则受到抑制，抑制率为12.29%。共存重金属可促进或抑制多环麝香在土壤动植物体内的累积，证明复合污染条件下污染物的生物有效性与污染物的浓度组合和暴露时间之间有着密不可分的关系。单一及复合污染条件下，多环麝香的老化可降低其生物有效性；共存重金属影响多环麝香在土壤表面的吸附-解吸行为。Cu促进HHCB在土壤上的吸附，而Cd则抑制HHCB在土壤上的吸附。HHCB在土壤表面的解吸同样受到重金属的影响。Cu促进HHCB从土壤上的解吸，Cd抑制HHCB从土壤上的解吸。这说明Cu的存在会增加HHCB的解吸量，从而增加HHCB的生物有效性及生态风险。.综上所述，共存重金属会影响多环麝香在动植物体内的生物有效性，Tenax-TA、 SPME 和TECAMs被动采样装置可作为一种快速有效的办法来预测复合污染环境中多环麝香的生物有效性，为准确快速评价复合污染环境中多环麝香的生态风险提供科学依据。