長沙蔬菜種植基地PAEs污染狀況及其對蔬菜生長的影響

摘 要：采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，測定長沙地區(qū)7個蔬菜種植基地5～10 cm耕層土壤中16種鄰苯二甲酸酯類（PAEs）化合物的含量，并通過盆栽試驗研究了土壤中添加不同濃度PAEs對辣椒和茄子生長狀況的影響。結(jié)果表明：長沙地區(qū)蔬菜種植基地土壤中檢出了DMP、DEP、DIBP、DBP和DEHP等5種PAEs增塑劑，土壤中PAEs化合物總含量在0.729～2.558 mg/kg范圍內(nèi)；按照美國土壤PAEs控制標準，7個蔬菜種植基地土壤樣品中DBP和DMP均有不同程度的超標，超標率達100%；在PAEs影響下，辣椒和茄子的生長和結(jié)果受到了明顯的抑制；與茄子相比，辣椒對土壤中PAEs的污染更為敏感，在高濃度PAEs處理下辣椒的產(chǎn)量可下降90%以上。

關(guān)鍵詞：蔬菜種植；土壤；鄰苯二甲酸酯；污染；取樣調(diào)查；盆栽試驗；長沙

中圖分類號：TQ41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）09-0033-04

Phthalates Pollution of Vegetable Planting Bases and its Effect on Vegetable

Growth in Changsha

LIANG Zeng-enni1，F(xiàn)ANG Zhi-hui1，LV Hui-ying1，LI Gao-yang1，SHAN Yang2

（1. Hunan Institute of Agricultural Product Processing， Changsha 410125， PRC； 2. Hunan Academy of Agricultural Sciences，

Changsha 410125， PRC）

Abstract： The content of 16 kinds of phthalates （PAEs） in surface soil （5-10 cm） samples of seven vegetable planting base in Changsha district was determined by gas chromatography， and the effects of different concentrations of PAEs on the growth status of pepper and eggplant were studied by pot experiment. Five kinds of PAEs plasticizers， such as DMP， DEP， DIBP， DBP and DEHP， were detected in the soil of the vegetable planting base in Changsha district. Moreover， the total content of PAEs compound in the soil was within the range of 0.729-2.558 mg/kg. According to the soil PAEs control standards in the United States， both DBP and DMP in soil samples of 7 Vegetable planting bases have different degrees of exceeding the standard， and the exceeding standard rate of 100%. The results also showed that the growth of pepper and eggplant are obviously inhibited by PAEs. Additionally， the yield of pepper decreased by more than 90% under high concentration PAEs treatment， suggesting that pepper is more sensitive to the pollution degree of PAEs in soil， compared with eggplant.

Key words： vegetable cultivation； soil； PAEs； pollution； sampling survey； pot experiment； Changsha

中國是世界上地膜覆蓋面積最大且消耗量最多的國家。由于氣候、地理及土壤條件的限制，我國大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都離不開地膜[1-3]。地膜具有增加土壤保水性、提高土壤溫度、改善土壤理化性狀、增加土壤肥力、減少表層土壤鹽分積累、抑制雜草生長、減輕病蟲害和促進作物生長等作用，因此在蔬菜、棉花、花生、玉米和薯類等作物栽培中廣泛使用。據(jù)報道，2016年全國地膜用量為147萬 t，地膜使用面積達1.23億hm2，近年來地膜用量和覆蓋面積呈現(xiàn)出繼續(xù)增加的態(tài)勢，未來全國農(nóng)用地膜的年使用量可能達200萬t。

為了增加農(nóng)用地膜的柔軟度、韌性及透明度，通常會在地膜中添加大量增塑劑，其最大添加濃度甚至超過了地膜總重量的50%。在過去的10 a里，約有60種增塑劑被應(yīng)用到地膜中[4]，其中最常用的是鄰苯二甲酸酯類（Phthalates，PAEs），約占增塑劑總產(chǎn)量的80%；而在該類增塑劑中，鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸丁芐酯（BBP）、鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）和鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）等的產(chǎn)量較高。

湖南省植物源食品原料種植過程中普遍采用PAEs塑料地膜覆蓋。由于增塑劑與塑料之間未形成嚴格的化學鍵，當增塑劑接觸到有機溶劑和脂肪等物質(zhì)或遇到高溫環(huán)境時，可引起增塑劑的遷移[5-7]或揮發(fā)[8-10]，造成環(huán)境污染。而增塑劑可經(jīng)由呼吸和飲食進入人體，危害肝臟、腎臟、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生殖發(fā)育和免疫等系統(tǒng)[11-12]；研究還表明，增塑劑對男性生殖器官有毒害作用，并且可能通過胎盤脂質(zhì)及鋅代謝影響胚胎發(fā)育，導(dǎo)致胚胎生長緩慢；增塑劑還可能造成小孩性別錯亂，包括生殖器變短小、性征不明顯

等[13-14]；PAEs對動物和人體還有致突變、致畸性和致癌作用[12]。

鑒于鄰苯二甲酸酯類增塑劑對環(huán)境和人體健康的危害，課題組以湖南省大宗植物源食品辣椒、茄子為研究對象，通過取樣調(diào)查和盆栽試驗分析了地膜覆蓋對土壤中PAEs的污染狀況以及土壤中PAEs污染對辣椒、茄子等蔬菜生長的影響，為大宗植物源食品PAEs污染風險防控提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 采樣地點及供試材料

根據(jù)蔬菜種植基地的地理位置、種植面積大小、種植模式、周圍環(huán)境條件等，在長沙選擇7個有代表性的連續(xù)使用農(nóng)用地膜3 a以上的蔬菜種植基地進行采樣，分別編號為1～7。

供試辣椒品種為新蔬215號，供試茄子品種為湘早茄2號。盆栽試驗中使用的PAEs有DMP、DEP、DBP、DNOP、DEHP（滬試AR）和BBP（沃凱AR）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集與制備 土壤樣品于2017年2～3月采集，采取隨機布點法，在同一基地內(nèi)采集5個土壤樣品，然后回實驗室混合成一個樣品進行檢測。取樣時避開菜地邊緣、作物根部和剛施肥的位置。采集耕作層5～10 cm處土壤，每個樣取1.0 kg左右，裝入1 L的帶蓋玻璃瓶中，貼上標簽。7個蔬菜基地共采集35個土壤樣品，在室內(nèi)自然風干后過1 mm銅篩備測。

1.2.2 PAEs檢測方法 運用參考文獻[15]的方法，采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測土壤樣品中的DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DNOP等16種鄰苯二甲酸酯類（PAEs）增塑劑的含量。

1.2.3 盆栽試驗 進行了2次試驗：第一次為2017年7月12日～12月12日（夏秋季）；第二次2018年3月10日～7月13日（春夏季）。種植容器均為直徑30 cm、高50 cm的陶瓷盆。供試土壤取自農(nóng)田（未使用過地膜），每個陶瓷盆裝10 kg土壤。將辣椒和茄子種子直接播入裝有營養(yǎng)土基質(zhì)的育苗穴盤內(nèi)，培育36 d。將蔬菜幼苗移入盆中并施加底肥（氮磷鉀的質(zhì)量比為1︰1︰1）；生長38 d后，參照美國土壤中PAEs的控制標準和治理標準（表1），分別配制不同濃度梯度的DMP、DEP、BBP、DBP、DNOP和DEHP，施入盆中，試驗設(shè)7個處理，其中處理1為空白對照，每個處理2次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 長沙蔬菜種植基地土壤受PAEs污染的狀況

如表2所示，16種PAEs化合物中，DMP、DEP、DIBP、DBP和DEHP等5種PAEs化合物被檢出，其他11種PAEs化合物均未檢出；7個蔬菜種植基地的土壤中，PAEs化合物的總含量（ΣPAEs）在0.729～2.558 mg/kg之間，其含量由高到低排列依次為基地2>基地1>基地3>基地4>基地7>基地5>基地6；土壤樣品DMP、DEP、DIBP和DBP的檢出率均為100%，含量分別為0.168～0.674、0.013～0.043、0.199～0.591和0.104～1.200 mg/kg；DEHP的檢出率為85.14%，含量為0.031～0.202 mg/kg。

目前，我國尚未制定土壤中PAEs含量的相關(guān)標

準。研究以美國土壤中DMP、DEP、BBP、DBP、DNOP

和DEHP等6種主要PAEs的控制標準和治理標準為參照（表1），分析長沙市蔬菜種植基地土壤中PAEs的污染狀況，結(jié)果顯示，7個蔬菜種植基地土壤樣品中均未檢出BBP和DNOP，且土壤中DMP、DEP、BBP、DBP、DNOP和DEHP這6種PAEs化合物均未達到美國土壤治理標準；按照美國土壤PAEs控制標準，7個蔬菜種植基地土壤樣品中DNOP、BBP、DEP和DEHP均未超標；而DBP和DMP均有不同程度的超標，超標率達100%。這說明長沙市部分蔬菜種植基地土壤受到一定程度的PAEs污染，其污染的原因可能與農(nóng)用地膜的種類有關(guān)。

2.2 土壤中PAEs污染對蔬菜生長的影響

2.2.1 土壤中添加不同濃度的PAEs對蔬菜株高的影響 觀察發(fā)現(xiàn)，與對照相比，PAEs處理的植株變矮（圖1），生長勢頭變?nèi)?，葉子變小且顏色呈淺綠色并伴隨有葉片下垂癥狀，其中茄子植株還出現(xiàn)了掉葉現(xiàn)象，高濃度PAEs處理還可導(dǎo)致植株死亡。這說明土壤中添加的PAEs不利于辣椒和茄子的生長發(fā)育，其株高受到明顯的抑制，且添加的PAEs濃度越高，受抑制程度越明顯。

2.2.2 土壤中添加不同濃度的PAEs對蔬菜產(chǎn)量的影響 從圖2和圖3可以看出，辣椒和茄子產(chǎn)量隨著PAEs濃度的升高而呈下降趨勢。2017年夏秋季試驗（圖2）中，處理1（CK）辣椒和茄子的產(chǎn)量分別為574.14和268.24 g/株，而處理7辣椒和茄子的產(chǎn)量明顯下降，分別為對照的15.73%和17.63%；2018年春夏季試驗（圖3）中，處理1（CK）辣椒和茄子的產(chǎn)量分別為719.13和1 245.84 g/株，而處理7辣椒和茄子的產(chǎn)量明顯下降，分別為對照的53.13%和46.45%。從圖2和圖3中還可看出，隨著土壤中添加的PAEs濃度的增加，辣椒和茄子的產(chǎn)量均呈現(xiàn)出先降后升再降的趨勢，表明高濃度PAEs對單株產(chǎn)量影響更大；與茄子相比，土壤中添加的PAEs對辣椒產(chǎn)量的影響更大。

3 結(jié)論與討論

取樣調(diào)查結(jié)果顯示，長沙蔬菜種植基地土壤中檢出了DMP、DEP、DIBP、DBP和DEHP等5種PAEs增塑劑，土壤中PAEs化合物總含量在0.729～2.558 mg/kg范圍內(nèi)，各基地PAEs含量由高到低排列依次為基地2>基地1>基地3>基地4>基地7>基地5>基地6；按照美國土壤PAEs控制標準，7個蔬菜種植基地土壤樣品中DNOP、BBP、DEP和DEHP均未超標；而DBP和DMP均有不同程度的超標，超標率達100%。這說明長沙市部分蔬菜基地種植土壤受到一定程度的PAEs污染，其污染的原因可能與農(nóng)用地膜的種類有關(guān)。

盆栽試驗結(jié)果顯示，在PAEs影響下，辣椒和茄子的生長和結(jié)果受到了明顯的抑制。土壤中高濃度的PAEs可使蔬菜植株出現(xiàn)葉片變小、顏色變淺、下垂、掉葉及植株矮小等癥狀，嚴重時可導(dǎo)致植株死亡；而且，辣椒和茄子的產(chǎn)量隨著PAEs濃度的升高大幅下降；與茄子相比，辣椒對土壤中PAEs污染更為敏感，在高濃度PAEs處理下辣椒的產(chǎn)量可下降90%以上。

土壤中的PAEs化合物除少數(shù)來自天然途徑外，主要源于人工合成。研究證實，農(nóng)業(yè)土壤中的PAEs主要來源于農(nóng)用塑料薄膜和其他塑料制品[16-17]。土壤中各種PAEs可能通過植物吸收、揮發(fā)、淋溶等途徑遷移或生物/非生物途徑降解，PAEs在土壤中含量的高低與其理化性質(zhì)、土壤的性質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)[18-19]。一般認為，短鏈PAEs化合物如DMP、DEP等的水溶性較好，易從土壤中揮發(fā)、消失或被生物降解，故其在土壤中的含量較低；而高分子量的PAEs如DBP、DEHP等的水溶性較差，容易被土壤吸附而滯留在土壤中。因此，高分子量的PAEs在土壤中的含量較高。此外，土壤中PAEs化合物的種類和含量與農(nóng)用地膜中所含PAEs的種類和含量及使用年限密切相關(guān)[20-21]。

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（責任編輯：成 平）