全 文 ：太湖地区土壤环境中 SAS 的分布和降解特点 3
潘根兴1 3 3 　韩永镜1 　诸清河2
(1 南京农业大学资源与环境科学学院 ,农业资源与生态环境研究所 ,南京 210095 ;
2 山西省农业科学院农业资源综合考察研究所 ,太原 030001)
【摘要】　采集了江苏省吴县市不同利用、不同乡镇和环境影响类型下的土壤样品 ,采用比色法分析其 SAS
含量 ,并以 LAS为标物研究了 SAS在土壤环境中的降解行为. 结果表明 ,供试土壤环境中 SAS达 2～10mg
·kg - 1 ,并在土壤全剖面检测到. 土壤环境中 SAS 含量与土壤性质及其环境影响特点有关. LAS 在供试土
壤环境中的降解符合土壤有机质分解的一级反应动力学方程 ,其半衰期为 10～16d ,因土壤种类而异 ,说
明 SAS作为特殊的有机污染物在土壤环境中的滞留性及其可能的环境危害.
关键词 　太湖地区 　土壤环境 　SAS降解 　有机污染物
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 02 - 0171 - 04 　中图分类号 　X13113 　文献标识码 　A
Distribution and degradation of SAS in soil environments in the Taihu Lake region. PAN Genxing1 , HAN
Yongjing1 ,ZHU Qinghe2 (1 N anjing A gricultural U niversity , N anjing 210095 ; 2 Institute of A gricultural Re2
sources S urvey , S hanxi Academy of A gricultural Sciences , Taiyuan 030001) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13
(2) :171～174.
Soil samples of different soil types under different land use patterns and environmental impacts were collected in
Wuxian City in the Taihu Lake region. The contents of SAS were determined by Azure A colorimeter. Degrada2
tion of LAS was studied in the water and soil mediums by using laboratory incubation. The SAS concentration in
the studied soils ranged from 2 to 10mg·kg - 1 ,varied with soil conditions. Profile distribution of SAS showed de2
creasing trend down to the soil bottom ,where 017mg·kg - 1 of SAS was still detected. The degradation of LAS in
three dominant types of paddy soils obeyed the primary reaction equation like that of soil organic matter with the
half residence time in range of 9～16 days. The data indicates the relative accumulation of SAS in the soils in the
Taihu Lake region and longer residence of such synthetic organic compounds in the soil environments.
Key words 　Organic pollutant , SAS , Degradation , Soil environment , Taihu Lake region.3 国家自然科学基金重点项目 (49831070) 、教育部优秀年轻教师基
金、江苏省青年科技基金、江苏省自然科学基金、教育部博士点专项
研究基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2000 - 01 - 03 收稿 ,2000 - 04 - 10 接受.
1 　引 　　言
微量外源有机污染物在土壤中的积累及其环境
效应已成为土壤环境学的热点研究领域[18 ,19 ] ,合成
阴离子表面活性剂 ( synthetic anionic surfactant ,
SAS)是广泛使用的工业产品 ,农药和洗涤剂中也广
泛存在 ,其环境释放十分普遍[4 ] . 研究表明 ,SAS 的
代表性化学成分直链苯磺酸盐 (LAS) 对生物遗传
以及健康具有潜在危害[20 ] . 1980 年以来 ,国内外学
者对表面活性剂对植物生理过程尤其是离子吸收、
转运的影响进行了深入的研究[2 ,3 ,9 ,11 ,12 ] . Federle
等[5 ]研究了植物残体中微生物对 SAS 降解的影响 ,
Piccolo 等[16 ]研究了 SAS 对热带土壤结构稳定性的
影响 ,我国对 SAS 在土壤中分布特点及其降解的研
究尚少. 我们已报道了江苏若干地区的土壤和水样
品中 SAS 的分布资料[7 ] . 本文研究 SAS 在太湖地区
土壤环境中的分布、降解特点及其与土壤性质的关
系.
2 　材料与方法
211 　样品采集
1998 年春季在江苏省吴县市进行了野外调查和采样 ,
分别按主要土壤种类、土壤利用方式、不同环境影响类型和
经济发展特点的乡镇进行采样 ,对主要土壤土种进行全剖面
采样外 ,其它样品均采自表层 0～20cm. 所采样品置于棕色
瓶中 ,于 4 ℃下保存待测.
212 　SAS测定方法
所保存土壤样品 (自然湿度状况下)取出后 ,经瓷研钵磨
碎过 60 目筛. 称取 20. 0g ,加入乙醇和蒸馏水 (V/ V = 1 :1)的
混合提取剂 20ml ,振荡 1h ,内容物移入布氏漏斗 ,取真空泵
抽取滤液入本生烧瓶 ,用上述混合提取剂洗涤土壤 3 次 ,所
得提取液移入蒸发皿 ,置于水浴上蒸发 ,用蒸馏水将残余物
洗入 100 ml 容量瓶 ,冷却后定容作待测液. 取一定量待测液
至分液漏斗中 ,用蒸馏水稀释至 50 ml ,加入 5 ml Azure A 试
应 用 生 态 学 报 　2002 年 2 月 　第 13 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2002 ,13 (2)∶171～174
剂和 25 ml 氯仿 ,塞紧 ,剧烈振荡 30 s 以上 ,静置 5min 后用
721 型分光光度计在 623nm 处比色.
213 　LAS降解实验
21311 LAS在水体中的降解 　一定量自然水样 ,加入合适
浓度的 LAS ,在培养箱中 25 ℃培养 ,每隔一定时间采样测定
其中的 LAS含量 ; 另取自然水样 1 份 ,作熏蒸灭菌处理 ,加
入南京黄棕壤表层土的 10 %悬液 ,以作接种土壤微生物后
的降解实验.
21312 LAS在土壤中的降解 　太湖地区 3 种代表性水稻土
(黄泥土、乌泥土和白土)的耕层 (0～20cm) 样品 , 磨碎过 20
目筛 ,称取 100g 土 ,加入 LAS 使成 50mg·kg - 1左右 ,混匀后
置于塑料烧杯中 ,设田间持水量的 80 %和 50 %两种水分条
件处理 ,于培养箱中 27 ℃培养 ,每隔一定时间采样测定其中
的LAS含量 ;在培养过程中不断补充水分. LAS 的测定同
SAS法[4 ,17 ] .
3 　结果与讨论
311 　土壤环境中 SAS 的分布特点
对不同土壤环境中 SAS 含量的测定和统计分
析结果列于表 1. 可见 ,不同利用方式对土壤环境
SAS 含量有显著影响. 蔬菜地 SAS 含量比小麦地
超出 89. 56 % ,接近 2 倍. 这与蔬菜地集约化经营 ,
物质投入较多有关. 而水稻土中 SAS 含量大大超过
蔬菜地 ,这与水稻田的淹水状况有密切关系[1 ] ,说
明水稻生产中高强度的灌溉措施以及农药和肥料的
高投入以及淹水条件使 SAS 积累较多.
表 1 　吴县不同环境影响下表层土壤 SAS的平均含量
Table 1 SAS concentrations in soils of Wuxian City , Jiangsu Province
under different environment situations( mg·kg - 1) ( n = 21)
类型
Type
环境情况
Environment situation
SAS含量
SAS
content
显著性差异
Significance
不同农业利用方式 水稻田 Paddy field 10. 34 a
Land use pattern 蔬菜地 Vegetable field 3. 45 b
麦田 Wheat field 1. 82 c
不同乡镇 木渎 Mudu district 5. 13 a
District of different economy 光福 Guangfu District 4. 95 a
角直 Luzhi district 4. 57 a
不同环境类型 生活区 Civil area 3. 13 a
Area of environment impact 工业区 Industrial area 2. 70 ab
农田中心区 Farmland 2. 11 bc
　　吴县市的木渎、用直、光福三 3 乡镇分别在 20
世纪 80 和 90 年代走上工业化道路. 尽管高度工业
化的木渎镇土壤 SAS 含量看起来高于工业相对落
后的用直、光福两镇 ,但并未表现出统计学显著差
异. 这意味着 SAS 作为特殊有机化合物 ,其来源和
污累积途径不同于本地区重金属染[14 ] .
对采自不同环境影响类型下土壤环境中 SAS
的分析结果表明 ,在不同生态环境下土壤 SAS 含量
顺序为 :生活区 > 工业区 > 农田中心区 ,但生活区和
工业区之间未达显著差异. SAS 分布的这一特点进
一步说明土壤环境中 SAS 作为面源机污染物特殊
性 ,工业和日常生活中的大量洗涤剂、去污染等对于
环境 SAS 释放总量有很大的献.
312 　SAS 在水稻土剖面中的分布及其与土壤性质
的关系
由表 2 可见 ,表层土壤的 SAS 含量为黄泥土 >
乌泥土 > 白土 ,而 1m 深土壤的 SAS 平均含量也表
现出同样的规律 :黄泥土 (1. 44) > 乌泥土 (1. 30) >
白土 (0. 88) . 因此 ,土壤环境中的 SAS 水平因不同
土壤而异.
表 2 　SAS的土壤剖面分布( 1998 年春季)
Table 2 Prof ile distribution of SAS concentrations in the dominant
types of paddy soils ( Spring ,1998)
剖面深度
Profile depth
(cm)
SAS 含量 Content of SAS (mg·kg - 1)
白土
Bleached soil
乌泥土 Paleo2
marsh soil
黄泥土 Well
drained soil
0～20 1. 22 2. 31 3. 00
20～40 0. 98 1. 58 1. 32
40～60 0. 82 1. 13 1. 06
60～80 0. 75 0. 79 1. 13
80～100 0. 61 0. 68 0. 71
　　供试 3 种土壤中 SAS 均存在深度递降趋势 ,由
表层的 1～3mg·kg - 1到底土均达 0. 7mg·kg - 1水
平. 这一方面说明 SAS 在土壤剖面中的表聚性 ,另
一方面也说明 SAS 具有一定的下渗迁移能力 ,可以
随土壤渗漏进入地下水. 官景渠等[6 ]曾观测到土壤
剖面 2. 5m 深处 LAS 仍达 2mg·kg - 1的水平. 上述
资料表明土壤对 SAS 的环境容量的差异. 根据供试
土壤的基本性质 (表 3)将上述剖面中 SAS 含量与土
壤属性进行相关分析 ,结果显示土壤 SAS 含量与
SOC、p H、活性铁等土壤属性显著相关 ,但与土壤
CEC、粘粒含量、活性铝的相关性不一致 (表 4) . 这
表明土壤对 SAS 的保持与其阴离子的吸附有关.
Larson[10 ]研究认为 ,在土壤剖面中 SAS 可能以吸附
于带正电的有机质基团、活性铁氧化物而存在. 当
然 ,在太湖地区土壤环境中的实际相互作用方式与
机理还有待进一步研究.
313 　LAS 在土壤环境中的降解
31311 LAS在水体中的降解动态 　目前对表面活
性剂的生物降解详尽机理的研究仅限于几种常见的
阴离子表面活性剂如直链烷基苯磺酸盐 (LAS) 、烷
基硫酸盐 (AS) 和链烷基醚硫盐 (L ES) [10 ] . SAS 分
解过程是烷基链经过细菌的水解作用 ,形成高级醇
类 ,最终被氧化成为 CO2 及水[6 ] . 在水中 , LAS
(C10～13) 在 1 周内可分解 90 %～95 %.
　　从图1可知 ,LAS在天然水体中的降解半衰期
271 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
表 3 　3 个土壤剖面样品的基本性质
Table 3 Basic properties of three types of paddy soils sampled in Wuxian City
土壤
Soil
深度
Depth
(cm)
有机碳
Organic carbon
(g·kg - 1)
p H CEC
(cmol·kg - 1)
< 0. 01mm
( %)
草酸盐浸提氧化物 Oxyhydrates
extracted by oxalate (g·kg - 1)
Al2O3 Fe2O3
白土 Bleached soil 0～20 13. 94 5. 38 12. 96 46. 6 0. 96 6. 19
20～40 7. 56 6. 74 12. 24 42. 2 1. 00 2. 69
40～60 3. 35 7. 94 14. 18 40. 6 1. 21 2
60～80 2. 92 7. 30 18. 22 56. 2 0. 69 1. 10
80～100 2. 26 7. 38 22. 59 67. 2 0. 47 1. 94
乌泥土 Paleo2marsh soil 0～20 20. 69 6. 33 18. 38 58. 2 0. 98 8. 41
20～40 11. 38 7. 24 18. 87 53. 2 1. 54 1. 80
40～60 4. 85 7. 20 17. 25 52. 8 1. 93 4. 46
60～80 2. 32 7. 66 16. 84 43. 4 2. 40 1. 73
80～100 1. 69 7. 80 19. 19 51. 2 2. 07 4. 36
黄泥土 Well drained soil 0～20 15. 01 6. 44 22. 29 63. 2 0. 93 8. 71
20～40 12. 54 7. 52 21. 06 61. 4 1. 03 3. 44
40～60 4. 90 8. 31 18. 69 58. 2 1. 28 1. 74
60～80 3. 89 8. 31 19. 61 69. 0 1. 68 1. 55
80～100 2. 43 8. 21 18. 08 71. 2 1. 79 3. 78
表 4 　土壤剖面 SAS含量与土壤性质的回归分析
Table 4 Correlation bet ween SAS content and soil properties
土壤类型
Soil type
有机碳
Organic carbon
p H CEC < 0. 01mm
( %)
草酸盐浸提氧化物 Oxyhydrates
extracted by oxalate (g·kg - 1)
Al2O3 Fe2O3
白土 Bleahced soil 0. 961 3 3 - 0. 842 3 0. 956 3 3 - 0. 669 0. 586 0. 885 3
乌泥土 Paleo2marsh soil 0. 994 3 3 - 0. 963 3 3 - 0. 117 0. 795 - 0. 963 3 3 0. 648
黄泥土 Well drained soil 0. 823 3 - 0. 873 3 - 0. 709 - 0. 289 - 0. 739 0. 885 33α< 0. 05 , 3 3α< 0. 01.
图 1 　水体中 LAS 的降解动态
Fig. 1 Degradation dynamics of LAS in water.
大约为 1. 24d ,约 5. 32d 左右分解 95 %. 这与 De
Henau 等[4 ]的 1. 0～1. 4d 和 Larson 等[10 ]的 24h 的
研究结果吻合 ,说明 LAS在天然水体系中较易分解 ,
因而单次的 SAS 环境脉冲冲击不至于对环境造成
明显损害. 而 SAS 在水环境中总能维持在一定的水
平[6 ] ,是因其输入环境的多源性、动态性、连续性之
故. 图 1 还显示在土壤悬液的影响下 ,LAS 的降解
半衰期 (t1/ 2) 约为 2. 30d ,其降解比天然水系中明显
减缓 ,这是土壤中颗粒对 SAS 的吸持或吸附降低了
其微生物有效性的缘故. 因而 ,土壤2水体系 SAS 比
天然水体中较难分解 ,这可能是环境水系中 SAS
含量总是较高的原因 . 至于是否存在结合态SAS残
留仍有待阐明.
31312 LAS 在土壤中的降解动态 　由表 5 可见 ,
LAS 在这些土壤中的降解服从有机质分解的一级
反应动力学方程 ,其半衰期为 9. 03～16. 85d ,并以
下序递减 :乌泥土 > 黄泥土 > 白土 ,说明土壤条件下
SAS 的降解不同于水环境 ,它对有机污染物的滞留
性十分明显. 同时 ,有机碳含量和粘粒含量较高的土
表 5 　太湖地区主要水稻土表层和亚表层对 LAS降解的动力学特征
Table 5 Characteristics of SAS degradation in surface and subsurface soil of the dominant types of paddy soils in Taihu Lake region
项目
Item
土壤种类
Soil type
80 %田间持水量 Under 80 %
of the field water capacity
滞留浓度 Retention
concentration (mg·kg - 1)
t 1/ 2
(d)
50 %田间持水量 Under 50 % of
the field water capacity
滞留浓度 Retention concentration
of residence (mg·kg - 1)
t 1/ 2
(d)
表层 Surface soil (0～20cm) 黄泥土 Well drained soil Y = 54 . 53 e - 0. 056 x 13 . 96 Y = 52 . 09 e - 0. 053 x 12. 94
乌泥土 Paleo2marsh soil Y = 57 . 68 e - 0. 045 x 15 . 92 Y = 67 . 51 e - 0. 065 x 16. 85
白土 Bleached soil Y = 49 . 01 e - 0. 065 x 11 . 61 Y = 48 . 53 e - 0. 056 x 11. 52
亚表层 Sub2surface soil (20～40cm) 黄泥土 Well drained soil Y = 60 . 10 e - 0. 056 x 11 . 78 Y = 52 . 76 e - 0. 060 x 13. 82
乌泥土 Paleo2marsh soil Y = 55 . 39 e - 0. 043 x 14 . 17 Y = 65 . 99 e - 0. 054 x 16. 51
白土 Bleached soil Y = 50 . 70 e - 0. 062 x 10 . 95 Y = 49 . 60 e - 0. 057 x 9. 92
3712 期 　　　　　　　　　　　　潘根兴等 :太湖地区土壤环境中 SAS的分布和降解特点 　　　　　　　　
壤 LAS 的降解速率较低 ,尽管半衰期与土壤性质的
关系可能十分复杂. 不同水分条件对 SAS 的降解半
衰期的影响并不一致 ,依土壤的属性不同而异.
De Henau 等[4 ]在美国土壤中测得的 LAS 降解
半衰期为 17～27d ,在英国为 8～10d ,在日本为 12
～22d. 但也有资料表明英国表层土壤中 LAS 的半
衰期为 7～22d[8 ] . Holt 等[8 ]的研究结果指出在土
壤环境中 LAS 可在 2～3 个月内降解 90 %以上[15 ] .
目前的资料说明 LAS 在土壤环境中的降解速率与
土壤性质如质地、通气状况、粘粒矿物类型和有机碳
含量、环境温度、土壤类型等因素有关[13 ] . 本研究中
的 LAS 降解半衰期与国外资料的下限接近. 对于
不同土壤对 SAS 降解的特性及其与土壤性质的关
系国内目前还缺乏研究资料进行对比.
4 　结 　　论
太湖地区土壤中 SAS 含量为 2～10mg·kg - 1 ,
依土壤种类而异. 水稻土的全剖面均检测到 SAS 的
存在 ,底土尚达 0. 7mg·kg - 1 . 以 LAS 为例 ,SAS 在
供试太湖地区土壤环境中的降解速率显著慢于水
中. 其降解符合有机质分解的一级反应动力学过
程 ,其半衰期介于 10～16d. 可以认为 ,SAS 在土壤
环境中的浓度及其降解与土壤环境对 SAS 的吸附
与结持能力有关. 关于 SAS 的土壤环境效应尚需进
一步研究.
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作者简介 　潘根兴 ,男 ,1958 年生 ,博士 ,教授. 主要从事土
壤环境学和土壤与地球表层生态系统研究. 已发表论文近
70 篇. E2mail :gxpan @ mail. njau. edll. cn
471 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷