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本论文主要研究了土壤中持久性有机污染物五氯酚对于蚯蚓(赤子爱胜蚓和湖北环毛蚓)的生物有效性。本论文的第一部分建立了对土壤和蚯蚓中低浓度五氯酚的分析测定方法。由于衍生可以提高五氯酚在气相色谱上的灵敏度,我们首先对一些衍生方法和提取溶剂进行了系统的比较。这些衍生剂包括乙酸酐、五氟卞基溴和重氮甲烷。提取溶剂包括正己烷、丙酮、正己烷,丙酮(1:1)、二氯甲烷和甲醇。提取方法为索氏提取。实验结果表明,五氟卞基溴衍生方法表现出很高的灵敏度和稳定性。条件优化实验表明,200ul10%的五氟卞基溴在150W微波条件下,反应三十分钟衍生效率最高。这种方法的检测限是0.07μg1-1。当索氏提取土壤样品的溶剂为正己烷和丙酮(1:1)时的回收率最高。笔者用建立的衍生和提取方法来测定污灌土壤和培养在其中蚯蚓体内五氯酚含量,检测出污灌土壤中五氯酚的含量范围是4.02到178.6 ng g-1,同时蚯蚓体内的含量是11.15-262.0 ng g-1(替代物和内标分别为三氯酚TCP和三溴苯酚TBP)。替代物三氯酚的回收率为82.3-101.0%。
本论文的第二部分,在已经建立的灵敏的五氯酚测定方法基础上,笔者利用模拟土壤研究了土壤性质(OM,pH)对蚯蚓(赤子爱胜蚓)吸收五氯酚的影响。实验结果表明,随着土壤OM含量的增加,蚯蚓吸收五氯酚的量逐渐减少;随着土壤pH的升高,蚯蚓吸收五氯酚的量逐渐增加,但在过高pH值的土壤中,蚯蚓吸收五氯酚的量有所减少。为了验证模拟土研究五氯酚生物有效性的可靠性,实验还使用了三种土壤性质差别比较大的自然土壤作对比,它们分别采自黑龙江、北京、江西的表层耕作土,是中同黑壤、褐壤、红壤的代表土。本文对蚯蚓在这三种土壤中吸收五氯酚的情况进行研究,得到了与模拟土壤实验相似的结论。说明模拟土可以代替真实土壤进行五氯酚生物有效性的研究。
本论文的第三部分,笔者利用分级提取的方法对五氯酚在土壤中的级分分布以及各级分的生物有效性进行研究。提取顺序为:0.1 M CaCl2振荡提取(固液比1:10)--正丁醇振荡提取(固液比1:20)--二氯甲烷索氏提取。提取条件实验结果显示:0.1M CaCl2、正丁醇、二氯甲烷索氏提取均在24h达到表观平衡。实验土样选用两种土壤性质不同的北京土(褐壤)和江西土(红壤)。实验蚯蚓选用在中国农田土壤中广泛分布的赤子爱胜蚓和湖北环毛蚓。实验结果表明,两种蚯蚓在两种土壤中对五氯酚的吸收情况是不同的:在北京土壤中,赤子爱胜蚓体内五氯酚的浓度大于湖北环毛蚓,在江西土壤中,两种蚯蚓吸收五氯酚的情况与之相反。同时,随着土壤中五氯酚浓度的升高,两种蚯蚓对于五氯酚的生物富集系数BAF逐渐降低。分级提取实验结果显示两种蚯蚓在两种土壤中吸收五氯酚的量都与0.1MCaCl2溶液提取有非常好的线性相关性,因此,0.1MCaCl2溶液可以有效地预测五氯酚在土壤中的生物有效性。