17β雌二醇在土壤中迁移特征的研究

摘要[目的]為了研究内源甾体雌激素在土壤中的迁移特征。[方法] 以17β-雌二醇为对象，采用模拟土柱开展淋滤试验。[结果] 表层土壤雌二醇在淋滤过程向深层土壤迁移，土壤有机质对雌二醇的迁移具有迟滞作用；当滤速为0.05 L/（s·m2）、雌二醇添加量为1.25 mg、淋滤时间为200 min时，砂性土壤和黏性土壤中（距顶层土壤1.0 m）雌二醇的残留浓度分别为0.06和0.18 mg/kg；淋滤液中的腐植酸与土壤中的有机质发生竞争吸附，对E2的迁移起促进作用；而淋滤液中的无机盐（KCl）因促进土壤对E2的吸附，使得雌二醇在土壤中的迁移性能减弱。[结论] 该研究可为土壤环境中雌激素污染控制提供科学依据。

关键词 17β-雌二醇；迁移特征；腐植酸；无机离子

中图分类号S158.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）04-01052-04

基金项目安徽省自然科学基金（11040606Q32）；南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题（PCRRF11014）。

作者简介吴乔龙（1988-），男，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向：畜禽废弃物中微量有机污染物的迁移机制。

17β-雌二醇（17βEstradiol， E2）是典型的内源甾体雌激素，广泛存在于畜禽养殖行业的废弃物中[1-2]。水体中微量的雌激素即可导致雄鱼的雌性化，诱发隐睾症、乳腺癌等[3-4]。近年来，随着畜禽养殖业的迅猛发展，雌激素污染已经引起广泛关注[5-6]。土壤中雌激素残留对环境中动植物和微生物的影响已有较多报道[7]，但对雌激素进入环境后在土壤中的迁移研究还不多。因此，为了进一步了解雌激素在土壤中的迁移特性，探寻影响雌激素迁移特性的主要因素，对雌激素污染控制具有积极意义。

1材料与方法

1.1供试土壤选用2份土壤样品，分别取自安徽省合肥市不同地区。取适量表层土（0～20 cm），人工剔除石子、杂草、树叶等杂物，在自然条件下风干、粉碎，再过孔径为1.00 mm标准筛，然后测定理化性质（表1）。根据美国农业部土壤分类法，2份土样分别属于砂土类的砂土和黏土类的粉砂质黏土，以下分别简称为砂土和黏土。

1.2 方法

1.2.1 淋滤试验装置。淋滤试验装置主要由进样泵、淋滤土柱、喷淋头及配套管道阀门等组成，如图1所示。在玻璃柱中填充土壤制成淋滤柱，柱高100 cm，内径5 cm，在淋滤柱底部开设水样取样口，沿淋滤柱侧面开设土样取样口。在淋滤柱底部填充5 cm厚承托层（鹅卵石），其上填充供试土壤。在填充土柱时，按容重来填充以保持各土柱一致，尽量使其均匀严实。在土柱填充完毕后，用去离子水预先淋洗土柱，然后静置2 d，开展淋滤试验。

1.2.2 不同条件对E2迁移性能的影响。

1.2.2.1 不同初始浓度对E2迁移过程的影响。通过在土柱顶部均匀喷洒一定体积E2储备液（E2添加量1.0～5.0 mg），然后采用蠕动泵以0.1 ml/s的流速（滤速0.05 L/（s·m2））向土柱内均匀淋洒去离子水，分别在20、40、60、80、100、120、140、160、180和200 min收集土柱底部淋出液，测定E2的浓度。在土柱淋滤试验结束后，从土柱不同深度采集土壤样品，分析其中E2的浓度。为了确保均匀性，每次样品采集和测试均设3个平行。

1.2.2.2 腐植酸对E2迁移过程的影响。通过在土柱顶部均匀喷洒一定体积E2储备液（E2添加量3.75 mg），然后采用蠕动进样，以0.1 ml/s的流速向土柱内均匀淋洒腐植酸水溶液（腐植酸浓度1.0～10.0 mg/L）。依据不同初始浓度对E2迁移过程影响的方法采集滤出液和土样，测定E2浓度。

1.2.2.3 离子强度对E2迁移过程的影响。通过在土柱顶部均匀喷洒一定体积E2储备液（E2添加量3.75 mg），然后采用蠕动进样，以0.1 ml/s的流速向土柱内均匀淋洒KCl水溶液（KCl浓度0.02～0.10 mg/L）。依据不同初始浓度对E2迁移过程的影响的方法采集滤出液和土样，测定E2浓度。

1.2.3 样品分析测试方法。

1.2.3.1 淋出液中E2的测定。取淋出液5 ml，以11 000 g离心8 min，采用HPLC，分析样品中E2的浓度。色谱条件：C18反向色谱柱（150.0×4.6 mm），柱温25 ℃；流动相：V（乙腈）∶V（水）=50∶50，流速1.0 ml/min；进样量：10 μl；紫外检测器波长205 nm。

1.2.3.2 土壤中E2的测定。参照Xuan等[8]的方法，分析土壤中E2的含量。称取5.0 g土壤样品，加入5.0 g无水Na2SO4和10.0 ml丙酮。在往复式振荡机上振荡5 min，然后11 000 g离心10 min。离心结束后，倒出上清液，然后重复萃取、离心步骤（共3次），合并上清液，以轻柔N2吹干，然后加入1.0 ml甲醇，超声提取5 min，以15 000 g离心5 min，采用淋出液中E2的测定方法测定上清液中E2浓度。采用加标法验证该方法的可靠性，当加标量为0.1～2.0 μg/g 时，该方法的回收率为92.2%～97.1%。

1.2.3.3 其他指标分析方法。其他指标的分析均参照标准方法进行。其中，土壤pH采用蒸馏水浸提-电极法测定，含水率采用重量法测定，有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定。

2 结果与分析

2.1 E2投加量及土壤性质对迁移过程的影响由图2可知，在砂土和黏土2种土柱淋溶过程中，在底部淋出液中均检测到E2。E2的投加量越高，淋出液中E2的浓度越高。在砂土柱淋出液中，在20 min左右检测到E2，而黏土柱淋出液在40 min左右检测到E2。可见，砂性土壤中E2的淋溶迁移性强于黏性土。在淋滤初期，在砂土土柱和黏土土柱的淋滤液中，E2浓度均表现出增长的趋势，在60和80 min时达最大值，分别为1.96和3.02 mg/L（E2添加量为1.25 mg）。随后，淋出液中E2浓度随淋滤时间的延长而逐渐降低，但直至试验结束（200 min），黏土柱的淋出液中E2的浓度仍较高（当E2添加量为1.25 mg时，滤液中E2的残留浓度0.96 mg/L），而砂土柱的淋出液中E2的浓度为0.11 mg/L。

由圖3可知，在淋滤试验结束后（200 min），E2投加量与土柱中E2的残留浓度呈正相关。土柱不同深度处均检测到E2，残留浓度随土柱深度的加深而逐渐降低。不同种类的土壤对E2淋滤迁移的迟滞能力差异较显著，砂土土柱中E2残留浓度比黏土土柱低，分别为0.06和0.18 mg/kg（E2添加量1.25 mg）。这是因为E2在土壤中的淋溶向下迁移能力与土壤中的有机质含量有很大关系[9-10]。

注：A.砂土；B.黏土。

3结论

（1）表层土壤中的E2在模拟淋滤过程向土壤深层迁移，砂性土壤中E2的迁移性能强于黏性土壤。

（2）土壤中的腐植酸因竞争吸附作用，对E2的迁移起促进作用。

（3）无机盐（KCl）使得土壤表面的疏水电位增多，促进土壤对E2的吸附，从而使得E2在土壤的迁移性能减弱。

参考文献

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