第七届青年地学论坛

邻苯二甲酸酯（Phthalate acid esters，PAEs），又名酞酸酯，是一类邻苯二甲酸与醇形成的酯的统称。其作为塑化剂和各种添加剂被广泛使用。近年来随着塑料制品的大量使用，酞酸酯已经成为我国农田中普遍存在的污染物，从而备受国内外的关注。现有研究主要针对酞酸酯在设施菜地中的污染分布与健康风险评估。一些小区实验发现轮作大田中酞酸酯污染情况及其潜在风险与设施菜地相当甚至超过设施菜地，而现有研究对实际大田中的污染情况关注较少。对于土壤酶活性、土壤微生物群落与酞酸酯残留关系的研究主要为室内添加实验，且添加的酞酸酯浓度较高、种类单一，无法反应在复杂的实际农田系统中多种相对浓度较低的酞酸酯复合污染带来的影响。
本文以我国黄淮海地区的实际农田为研究对象，对黄淮海地区设施菜地土壤和大田土壤中16种酞酸酯的污染情况及农业投入品进行调查，采用人体风险评估模型，就农田土壤中酞酸酯可能产生的人体健康风险进行估算；通过对土壤理化性质、土壤酶的测定，就酞酸酯污染相关的生物和非生物因素进行了探讨；基于高通量测序及相关的统计学分析，对酞酸酯对典型设施菜地的微生物群落影响以及不同种植模式的土壤微生物群落对酞酸酯污染浓度的响应进行了深入研究。本研究得出了以下结论：
1、黄淮海地区农田土壤（设施菜地和大田）中酞酸酯总浓度范围在66.7-3646.5 μg kg^-1之间，平均值为912 μg kg^-1，检出率为100%。设施菜地土壤中的酞酸酯总浓度的平均值高于大田土壤，因此设施菜地是酞酸酯污染的重点区域。然而值得注意的是，作为主要污染物的邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯 [Bis（2-ethylhexyl） phthalate，DEHP]在设施菜地和大田的的浓度水平相近。因此，仅考虑总浓度并不能反映实际污染情况，需要对酞酸酯的个体种类进行研究。在污染来源解析方面，对农业投入品的研究表明农膜是黄淮海地区农田土壤中部分酞酸酯的主要污染来源，而污染浓度的统计学分析表明受污染的设施菜地土壤也会成为潜在的污染源。黄淮海地区农田土壤中酞酸酯的分布及规律呈现明显的地域性，这与农业投入品和种植方式有关。
2、通过美国环保署推荐的人体健康风险评估模型，对农田土壤酞酸酯污染可能导致的致癌和非致癌风险进行了评估，发现非致癌风险主要是通过饮食途径引起的。对主要污染物邻苯二甲酸二正丁酯（Dibuthyl phthalate，DBP）和DEHP的计算可以代表酞酸酯的总体非致癌风险。对于饮食途径的非致癌风险来说，DEHP对蔬菜土壤中PAEs风险指数的贡献率范围在61.4% - 81.3%，以河北省最高；DEHP对大田土壤中PAEs风险指数的贡献率超过了96.8%，其中天津市最高，达到98.2%。因此，土壤中PAEs的主要风险来自DEHP。饮食途径的非致癌风险受到人口饮食结构和农田土壤污染水平的综合影响，设施菜地中DBP通过饮食途径产生的非致癌风险高于大田，而DEHP则相反(天津市儿童除外)，儿童与成人相比风险更高。对于DEHP引起的致癌风险来说，无论是饮食途径还是非饮食途径，99%以上的样本致癌风险均低于10^-6，处于非常低的水平。作为我国农业主产区的黄淮海地区的农产品因酞酸酯产生的人体健康风险是有限的。
3、以山东寿光市的典型设施菜地为研究对象，基于酞酸酯的污染程度不同进行分区研究，发现不同区域的酞酸酯污染情况与土壤微生物的组成和土壤酶活性有关：设施菜地土壤中酞酸酯浓度与过氧化氢酶、蔗糖酶活性呈正相关，与脱氢酶、脲酶活性呈负相关。邻苯二甲酸二甲酯（Dimethyl phthalate，DMP）和DBP对土壤微生物群落的影响大于其他种类酞酸酯。土壤微生物丰富度和多样性随着酞酸酯浓度的增加而下降。通过Metastat分析筛选出一些酞酸酯的耐受菌和敏感菌，如Rhodanobacter和Dokdonella，可作为土壤中酞酸酯污染的潜在生物指示物。

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