导　　师： 吴启堂

学科专业： G1012

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南农业大学

摘　　要： 氯酸盐和高氯酸盐是重要的化工原料,被大量应用于工农业生产.但它们是强氧化剂,对许多生物有明显的毒害效应.近二十年来,我国时有氯酸盐化工厂排污造成农业环境污染的纠纷出现,而且氯酸盐近年被发现可作为催花剂应用于生产反季节龙眼(dimocarpus longgana lour).本文结合氯酸盐化工厂和反季节龙眼果场的实际,在对氯酸盐进入龙眼果园和稻田后的影响进行野外调查基础上,通过盆栽实验研究氯酸盐的环境行为及其对龙眼、水稻(oryza sativa l.)这两种典型作物的生态毒理,解析实际生产中遇到的氯酸盐环境污染现象及其背后的污染生态学机理,同时探讨利用施肥和使用活性污泥等措施修复土壤中氯酸盐污染的可行性.结果如下: 1.施用kclo3对南亚热带反季节龙眼果园短期和施药带局部影响较大,施药3月左右则随其淋失和降解而对果园生态环境影响不大.调查表明,氯酸钾作为龙眼促花剂施用后,在土壤中能较迅速分解转移而残留较少,但施药带周围植物容易枯黄甚至死亡,果园内的地下井水和鱼塘水的氯酸根残留量分别达1.84mg/l和1.232mg/l,分别超出我国生活饮用水卫生标准(gb 5749-2006)、世界卫生组织(who)及美国许多州推荐的饮用水水质标准.反季节龙眼鲜果中重金属等污染物残留符合国家有关卫生标准,没有检测到果肉中有clo3-残留,反季节龙眼果实急性毒性试验的实验动物雌雄小鼠ld50>21.50 g/kg.b.w,属无毒级物质。施用氯酸钾对龙眼园土壤生物数量和多样性指数等指标的影响不明显,对动物种类数量和可平板培养的真菌、细菌和放线菌的数量影响不大. 2.氯酸钾对龙眼植株具有明显的胁迫效应,但通过适当的施肥可缓解其对植株的伤害.在不同温度下营养液沙培盆栽龙眼苗,经氯酸钾(1.60mmol/l)胁迫实验表明,8℃低温条件下对叶片硝酸还原酶活性有显著的抑制作用,叶绿体ps Ⅱ反应中心受到伤害,光合电子传递能力减弱,叶片暗反应受阻,光合速率下降,而且根系和叶片超微结构均出现可见受损伤症状；但在30℃适温条件下氯酸钾胁迫对龙眼叶片硝酸还原酶和丙二醛活性的影响不显著,根系和叶片的超微结构受损程度均比8℃下的轻.施加氮肥和铁肥能减缓氯酸钾对龙眼苗的毒害作用,叶片的超氧化物歧化酶(sod)活性、丙二醛(mda)和过氧化物酶(pod)活性、叶绿素荧光反应、光合速率和气孔导度等生理指标随着氯酸钾毒性降低和施加氮肥或铁肥调节树体营养而逐渐恢复,尤以土施氮肥和叶施铁肥效果更好. 3.反季节龙眼上应用的氯酸钾剂量对龙眼菌根和植物都有明显的毒害效应.表现在va菌根宿主龙眼幼苗、狗牙根和百喜草的株高、生物量、根冠比、磷含量和侵染率随氯酸钾浓度的升高总体呈下降趋势,而菌根负效应和菌丝吸收负贡献比率呈增长趋势.氯酸钾高于100 mg·kg-1时,影响龙眼幼苗的生长.此外,施用氯酸盐后土壤有轻微酸化的趋势. 4.氯酸钾对水稻、野生稻的毒害具有剂量效应,与普通盐害明显不同.等摩尔的氯酸钾处理、氯化钾处理、氯酸钾加氯化钾混合处理对水稻苗的危害以前者最为严重,各处理水稻的苗高、耐盐系数、耐盐生长系数、叶色和根等有显著差异.氯酸钾对稻属植物伤害的外部症状随着氯酸钾浓度和喷淋处理次数的增加而加重,野生稻的地下部分受氯酸钾的抑制作用很显著,而对杂交稻地上部分的抑制作用很显著,常规稻只有在高浓度的情况下,它的根长才出现显著的被抑制现象.低浓度(25mg/l)以上时,杂交稻极显著减产,中高浓度以上时,常规稻产量显著下降.氯酸钾导致三种稻属植物叶绿素含量下降具有明显剂量效应.氯酸钾胁迫还引起杂交稻与常规稻叶片pod酶活性上升,cat活性下降；但野生稻的相应酶活性与对照差异不显著,茎叶中氯离子含量随氯酸钾浓度增加而增加,但当浓度达到50mg/l以上时,氯离子含量提高变慢.总的来说野生稻抗逆性较强,受害稍轻. 5.氯酸盐和锰毒的复合污染具有协同效应,氯酸盐污染会加重水稻铁锰营养失调从而加重水稻"烧苗"症状.在不同剂量的氯酸钾与铁锰复合污染(fe/mn＝0.6)下,各浓度的氯酸钾均促进水稻对锰的吸收,降低铁的有效性,使水稻锰中毒加重,水稻受害现象与广西某氯酸盐化工厂排污到原铁锰含量高的矿区复垦稻田的水稻症状相似.补充铁营养和氮营养可减轻水稻受害症状,叶面施肥补铁可一定程度上缓解水稻缺铁和锰中毒症,而叶面喷施硝态氮也能缓解中低浓度氯酸盐的毒害效应. 6.氯酸盐与土壤或水体中的thms(三卤代烃)前驱物反应不明显,未检测到次生有机污染物thms.在thms前驱物存在的富营养水体和水稻土中分别加入次氯酸钠、氯酸钾,不同时间检测thms,结果表明次氯酸钠作用下生成卤代烃的反应速度较快.而氯酸盐处理不生成thms,生成其它氯代有机化合物不明显,不会造成次生"三致物质"有机污染问题. 7.施用活性污泥可以有效促进土壤氯酸盐降解.较高剂量的活性厌氧污泥和适宜温暖条件、饱和水分下的厌氧环境、酸碱度适中和有机质丰富的土壤条件，有助于厌氧活性污泥中降解氯酸盐的菌群生长，有利于加快氯酸根的降解.对受氯酸盐影响的龙眼园等土壤，施用城市污泥和采取适当的土壤管理措施，能有效地减少环境残留污染.

关 键 词： 农业生态系统 污染效应 氯酸盐 生态调控 活性污泥 植物修复

分 类 号： [S181 X592]

领　　域： [农业科学] [环境科学与工程]