有机亚磷酸酯和有机磷酸酯在土壤中的分布特征及微生物生态效应
编号:801
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更新:2023-04-10 16:29:28
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口头报告
摘要
有机亚磷酸酯抗氧化剂(OPAs)是一类应用于塑料及橡胶制品的辅助抗氧化剂。在产品的生产及使用过程中,OPAs很容易被氧化为对应的有机磷酸酯(OPEs)污染物。土壤环境是众多疏水性有机物的汇,对各类污染物的迁移转化具有重要意义。研究表明,设施农业中使用的塑料制品具有向土壤中释放OPAs及OPEs的潜力,OPAs及OPEs的土壤污染特征及其对土壤微生物生态的影响有待进一步研究。
本研究对采自全国的93个土壤样品进行了分析。发现ƩOPAs在土壤中的浓度范围为6.45–30.78 ng/g。ƩOPEs在土壤中的浓度范围为111.1–1063.8 ng/g,其中芳基型OPEs占比最高。三(2.4-二叔丁基苯基)磷酸酯(AO168=O)在所有样本中均检出,中位浓度为226.2 ng/g。此外,毒性较强的氯代OPEs检出率达90%以上,最大检出浓度为达401.4 ng/g。但氯代OPEs转化产物磷酸双酯的检出率仅为1.08%–2.15%,说明氯代OPEs在土壤中较为稳定,难以发生降解。
此外,为研究农田环境中的OPAs和OPEs的污染特征,我们在湖南典型烟-稻轮作田展开田间调查,选取具有长期覆膜史的农田,采集烟草根际土壤及非根际土壤,定量分析了典型OPAs、OPEs及磷酸双酯的污染水平。在非根际土壤中,AO168=O是造成OPEs污染的主要物质,浓度为629.5–1734.8 ng/g。此外,AO168=O的磷酸双酯在非根际土壤中检测到,说明AO168=O在土壤中容易进行转化。OPAs、OPEs和磷酸双酯在根际土壤和非根际土壤中的分布显示出一定的差异,其中磷酸双酯尤为显著,多数磷酸双酯在根际土壤中的浓度显著低于非根际土壤,说明植物根系分泌物可能会与OPEs结合,从而抑制OPEs的水解。
基于上述田间调查结果,选取典型有机磷酸酯AO168=O进行了为期30天的土壤培养实验,研究其对土壤微生物生态效应的影响。研究发现,在AO168=O污染的土壤中,细菌α多样(Shannon、Simpson、Chao1和ACE)和β多样性均发生显著变化。此外,AO168=O显著影响了土壤微生物群落结构。在AO168=O污染土壤中,变形菌门(Proteobacteria)及芽单孢菌门(Gemmatimonadota)的相对多度显著增加,而酸杆菌门(Acidobacteriota)和硝化菌门(Nitrospirota)则显著降低。在属水平上,与有机磷酸酯及芳香类化合物降解相关属的相对多度增加,包括Sphingomonas、unclassified Methylophilaceae、Lysobacter、Ensifer 和Miromonospora等。此外,暴露于AO168=O后,Nitrospira的相对多度显著降低,其是亚硝酸盐氧化过程中的关键微生物,与FAPROTAX预测的硝酸盐还原的生态功能增强一致。因此,AO168=O在短期内对土壤细菌群落多样性、结构和生态功能有显著影响。本研究结果为深入认识OPAs和OPEs的土壤污染特征及风险提供了数据基础。
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