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        山東省農(nóng)田土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留特征與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

        2021-04-24 02:14:14黃浩瑜賈存珍邵憶安陳小宇
        科技視界 2021年8期
        關(guān)鍵詞:大田農(nóng)田大棚

        黃浩瑜 賈存珍 邵憶安 陳小宇 柴 超

        (青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,山東 青島 266109)

        0 引言

        農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料,在害蟲(chóng)防治、雜草去除等方面發(fā)揮了重要的作用。 有機(jī)磷農(nóng)藥(OPPs)曾被認(rèn)為是在環(huán)境中易降解、對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較小、使用范圍廣以及成本較低的農(nóng)藥,自20 世紀(jì)30年代出現(xiàn)以來(lái)得到了迅速的發(fā)展, 尤其在20 世紀(jì)80年代有機(jī)氯農(nóng)藥被禁用之后,OPPs 成為目前農(nóng)藥市場(chǎng)份額占比最大,農(nóng)業(yè)活動(dòng)使用最多的農(nóng)藥。目前常用的OPPs 包括甲基對(duì)硫磷、馬拉硫磷、樂(lè)果、敵百蟲(chóng)等。 雖然OPPs 具有易降解的特點(diǎn),但是所使用的OPPs 只有極小一部分到達(dá)靶細(xì)胞、靶生物并被分解,剩余部分殘留在環(huán)境中。殘留的農(nóng)藥通過(guò)食物鏈傳遞并逐級(jí)放大,成為具有蓄積性的有機(jī)污染物[1]。 高濃度的OPPs 會(huì)影響生物體內(nèi)乙酰膽堿酶的活性, 使生物出現(xiàn)神經(jīng)中毒癥狀,會(huì)導(dǎo)致鳥(niǎo)類、魚(yú)類和人類受到傷害[2]。

        山東省是我國(guó)耕地率最高的省份,糧食播種面積和糧食生產(chǎn)地位穩(wěn)定, 每年的糧食產(chǎn)量居全國(guó)前列。同時(shí),山東也是蔬菜大省,設(shè)施栽培面積居于全國(guó)前列。值得關(guān)注的是,山東省農(nóng)藥使用量居全國(guó)前列。但是關(guān)于山東省內(nèi)農(nóng)田OPPs 的殘留狀況和風(fēng)險(xiǎn)鮮有報(bào)道, 大田土壤和大棚土壤中OPPs 殘留種類和含量上的差異還不明確。

        本文在山東省范圍內(nèi)采集農(nóng)田土壤樣品, 檢測(cè)OPPs 的殘留水平, 比較大棚土壤和大田土壤中OPPs含量的差異,對(duì)OPPs 進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),為山東省農(nóng)田土壤的污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 樣品的采集

        在山東省15 個(gè)市級(jí)地區(qū)采集表層0~20 cm 的土壤,其中大棚土壤樣品46 個(gè),大田土壤樣品45 個(gè)。土壤樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后,剔除植物殘?bào)w和石塊,冷凍干燥后,研磨過(guò)2 mm 孔徑篩。

        1.2 土壤中OPPs 的提取和分析

        OPPs 的提取參考林得平、王小飛[3]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。 采用氣相色譜儀進(jìn)行定量分析,檢測(cè)器為火焰光度檢測(cè)器,參考鐘志凌[4]的方法。 7 種OPPs 混標(biāo)包括甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、馬拉硫磷、樂(lè)果、敵敵畏、敵百蟲(chóng)、內(nèi)吸磷(含硫式內(nèi)吸磷和酮式內(nèi)吸磷,即內(nèi)吸磷-S和內(nèi)吸磷-O)。

        1.3 質(zhì)量保證

        采用加標(biāo)回收、空白實(shí)驗(yàn)和雙平行樣等方法控制檢測(cè)樣品質(zhì)量。 樣品提取過(guò)程中,每個(gè)樣品加入回收率指示劑鄰苯二甲酸二丁酯,其回收率平均為86.4%±15.1%。 每10 個(gè)樣品設(shè)置一個(gè)空白,所有樣品采用雙平行樣測(cè)定。

        1.4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

        采用風(fēng)險(xiǎn)熵值法對(duì)土壤OPPs 進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),計(jì)算方法如下:

        本研究選定土壤中常見(jiàn)的無(wú)脊椎動(dòng)物蚯蚓作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)受體, 根據(jù)上式計(jì)算某一農(nóng)藥的風(fēng)險(xiǎn)熵值。RQ<0.1 表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低;0.1<RQ<1,表明具有中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);RQ>1,表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高[5]。 PEC 采用本研究實(shí)際測(cè)得的OPPs 含量。 根據(jù)張壬午等[6]的研究,取各OPPs 對(duì)土壤蚯蚓14 天半數(shù)效應(yīng)濃度 (LC50) 作為PNEC,甲基對(duì)硫磷、對(duì)硫磷、馬拉硫磷和樂(lè)果的LC50分 別 為 74.52 mg/kg、253.52 mg/kg、497.29 mg/kg和>10mg/kg。 由于未查閱到其他OPPs 的LC50,因此本文僅對(duì)4 種OPPs 開(kāi)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        使用SPSS 22.0, 采用單因素方差分析方法對(duì)OPPs 含量之間的差異性進(jìn)行檢驗(yàn)。 由于敵百蟲(chóng)在使用氣相色譜儀-火焰光度檢測(cè)器檢測(cè)時(shí)會(huì)全部降解為敵敵畏,因此本研究將敵敵畏和敵百蟲(chóng)的濃度合并計(jì)算。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 含量和檢出率

        山東省農(nóng)田土壤中OPPs 含量和檢出率見(jiàn)表1,山東省農(nóng)田土壤OPPs 的檢出率較低, 其中馬拉硫磷和甲基對(duì)硫磷均未檢出;檢出率最高的是樂(lè)果,達(dá)到19.78%, 這與程曉平[7]等對(duì)山東省濟(jì)寧市農(nóng)田土壤OPPs 的研究結(jié)果相似。 含量上,山東省農(nóng)田土壤中7種OPPs 總量(∑7OPPs)的平均值為8.32 μg/kg,范圍為ND~193.50 μg/kg, 其中樂(lè)果和內(nèi)吸磷-S 的平均值較高,分別為5.56 μg/kg 和1.68 μg/kg,其他OPPs 的含量略低??傮w上,山東省農(nóng)田土壤中7 種OPPs 的檢出率和含量均較低。

        表1 山東省農(nóng)田土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥含量和檢出率

        2.2 大田土壤和大棚土壤的比較

        山東省大田土壤和大棚土壤中OPPs 含量見(jiàn)表2, 大田土壤∑7OPPs 平均值為5.24 μg/kg, 范圍為ND~33.55 μg/kg, 而大棚土壤平均值為11.35 μg/kg,范圍為ND~193.50 μg/kg, 大棚土壤中的含量顯著高于大田土壤(p<0.05)。 其中大田土壤中敵敵畏、敵百蟲(chóng)、內(nèi)吸磷-O 和內(nèi)吸磷-S 均未檢出,樂(lè)果和對(duì)硫磷有檢出,但其含量也顯著低于大棚土壤(p<0.05)。這可能是因?yàn)榇笈飪?nèi)主要種植蔬菜,與大田作物小麥、玉米等相比,大棚內(nèi)的高溫環(huán)境會(huì)有利于害蟲(chóng)的繁殖進(jìn)而易導(dǎo)致大規(guī)模蟲(chóng)災(zāi)的爆發(fā), 農(nóng)藥使用量上要高于大田,導(dǎo)致土壤中的殘留量高。

        表2 大田土壤和大棚土壤中有機(jī)磷農(nóng)藥平均含量(μg/k g)

        2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

        由于山東省農(nóng)田土壤中未檢出甲基對(duì)硫磷和馬拉硫磷,認(rèn)為其不存在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 樂(lè)果和對(duì)硫磷在所有采樣點(diǎn)位的RQ 值遠(yuǎn)小于0.1,故這兩種農(nóng)藥均不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 因此,山東省農(nóng)田土壤中OPPs 不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

        3 結(jié)論

        山東省農(nóng)田土壤中OPPs 檢出率和含量較低,其中大棚土壤中的OPPs 含量顯著高于大田土壤。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,山東省農(nóng)田土壤OPPs 不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

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