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基塘系统是珠江三角洲地区一种传统的生态农业模式,但随着农业的集约化程度不断增强,基塘农业所面临环境问题不断增多,特别是持久性有机污染物(POPs)对基塘系统的影响。基塘底泥既是持久性有机污染物(POPs)的储存库,又是发散源。所以,POPs在底泥沉积中的累积,可能对整个基塘农业系统构成威胁。本文利用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)分析底泥土壤中有机氯农药(DDT、HCH)的残留情况,并对基塘底泥农用过程中有机氯农药的迁移转化规律进行实验研究;同时探讨了利用两种农艺手段(施肥和客土技术)调控底泥中有机氯农药的降解行为影响。在此基础上,对基塘底泥农用的有机氯污染进行生态风险评价和污染防治探讨,提出了存在有机氯农药的污染的基塘系统底泥的可持续利用模式,为促进珠江三角洲地区的基塘农业的可持续发展提供服务。本论文主要的研究结果如下:
(1)对顺德地区11个不同地方典型基塘系统的调查分析表明,顺德地区典型基塘系统底泥(简称底泥)的HCH浓度范围为:15.11~138.79ng·g-1之间,平均含量为60.72ng·g-1;底泥中的DDTs浓度范围是10.06~87.53ng·g-1平均含量为30.60ng·g-1。根据特征值可以判断HCH的污染可能是由于微生物作用不强引起的,DDT的污染是由于近期污染源的进入引起的。顺德地区基塘系统底泥的DDT含量属于高生态风险区域,对整个生态系统存在潜在性的危害。基塘系统底泥的HCH含量较其他的区域要高。底泥内DDT的降解产物以DDD为主,所以DDT应该是在厌氧环境中进行还原脱氯降解的。
(2)盆栽实验表明,在基塘底泥农用过程中,DDT在土-水-植物系统里主要分布在土壤系统中,淋出液中没有检出,植物中有检出但DDT的含量很低。在30d时,底泥中的DDT残留率为初始量的69.11%。HCH的在土-水-植物系统里的分布与DDT有所差异,在水、植物、土壤中具有检出,但是植物和淋出液部分在初始残留量中占的比例很小,土壤中HCH残留量占了初始量的19.77%。在30d内,土壤HCH损失量的占了初始量的的78.98%。底泥再农用过程中DDT的损失的主要原因不是因为植物吸收或者浇灌水,而是因为土壤生物降解作用;HCH的损失主要是因为挥发和微生物降解作用形成的。
(3)施用不同种类肥料对底泥在农用过程中有机氯农药的降解有着一定的影响。施用微量元素肥后,底泥中的DDT在30d时的残留量明显的低于不施肥处理,其他肥料处理的差异不显著。施用微量元素肥和有机肥后,底泥中的HCH在30d时的残留量明显的低于不施肥处理,其他肥料处理则效果不明显。
(4)客土以后能降低底泥中有机氯农药的浓度,在客土后30d时,添加了客土的处理的有机氯农药残留浓度均低于我国土壤质量一级标准。不同的客土比处理下对土壤的有机氯降解效率规律性不明显。客土配合施用不同的肥料,是加快农用底泥有机氯降解的有效途径。