土壤Pb暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应

根据OECD试验指南,研究了人工土壤铅暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应.结果表明:铅暴露对赤子爱胜蚓14 d的LC50(半致死浓度)为2 576.76 mg/kg,95%置信区间为2 388.42~2 792.00 mg/kg;铅暴露第1、7、14天赤子爱胜蚓的SOD(超氧化物歧化酶)活性,铅暴露第1、14天的POD(过氧化物酶)活性,铅暴露第14天的MDA(丙二醛)含量均与w(Pb)呈良好的剂量-效应关系,但CAT(过氧化氢酶)活性与w(Pb)未呈剂量-效应关系.赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶对人工土壤铅污染响应的敏感程度为SODPODCAT,SOD作为抗氧化系统的重要酶类可以更好地预测污染物对于赤子爱胜蚓的亚致死毒性.     

土壤Pb暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应

根据OECD试验指南,研究了人工土壤铅暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性和氧化应激反应. 结果表明:铅暴露对赤子爱胜蚓14d的LC₅₀(半致死浓度)为2576.76mg/kg,95%置信区间为2388.42~2792.00mg/kg;铅暴露第1、7、14天赤子爱胜蚓的SOD(超氧化物歧化酶)活性,铅暴露第1、14天的POD(过氧化物酶)活性,铅暴露第14天的MDA(丙二醛)含量均与w(Pb)呈良好的剂量-效应关系,但CAT(过氧化氢酶)活性与w(Pb)未呈剂量-效应关系. 赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶对人工土壤铅污染响应的敏感程度为SOD>POD>CAT,SOD作为抗氧化系统的重要酶类可以更好地预测污染物对于赤子爱胜蚓的亚致死毒性.      

土壤铅镉铬暴露下赤子爱胜蚓的回避行为和急性毒性

为了评价土壤重金属污染的生态毒理学效应,根据OECD(经济合作与发展组织)试验指南,研究了人工土壤中Pb、Cd、Cr暴露下赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的回避行为和急性毒性. 回避试验结果表明:赤子爱胜蚓产生完全回避反应的土壤w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)分别为2 000、120、120 mg/kg. 急性毒性试验的结果表明,土壤Pb、Cd、Cr对赤子爱胜蚓14 d LD₅₀(半数致死浓度)的分别为2 526.05、362.83、229.44 mg/kg. 在检测Pb、Cd和Cr污染土壤时,赤子爱胜蚓回避试验的灵敏度要高于急性毒性试验. 该研究结果揭示出,赤子爱胜蚓的回避行为指标能够成为土壤生态系统风险评价和毒性效应研究的生物标志物预警指标.      

铬(Ⅵ)老化对赤子爱胜蚓抗氧化酶活性的影响

为评估土壤Cr(Ⅵ)老化的生态风险,设计未老化和老化人工土壤组,研究Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓体内SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)和POD(过氧化物酶)活性的影响.结果表明:在未老化土壤中,30 mg/kg(低浓度)、60 mg/kg(中浓度)和90 mg/kg(高浓度)Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓抗氧化酶系统产生了显著的影响,在暴露的前14 d,赤子爱胜蚓体内SOD和CAT活性均随土壤中w〔Cr(Ⅵ)〕的升高而降低(暴露第3天,低浓度组除外),高浓度组与对照组相比降低了约60%;在暴露的第14天~第21天,SOD和CAT活性均显著升高,但POD的活性一直处于抑制状态.在老化28 d的人工土壤中,暴露第1天,CAT和POD活性均显著升高,随着暴露时间的延长,其酶活性均受到显著抑制;但蚯蚓体内SOD活性在整个试验过程中均未受显著影响.Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓体内3种抗氧化酶活性的影响在未老化和老化土壤中有很大差异,这种差异影响到对土壤Cr(Ⅵ)污染的毒性评估.因此,进行Cr(Ⅵ)毒性试验时应考虑其在土壤中的老化作用.     

土壤铬(Ⅵ)对赤子爱胜蚓的生态毒性效应

为研究土壤中Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的毒性效应,以人工土壤为测试介质,按照OECD指南中的方法,测定了Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓的LC₅₀(半数致死浓度),并考察了w〔Cr(Ⅵ)〕为10~160mg/kg(以干质量计,下同)时Cr(Ⅵ)对赤子爱胜蚓的生长和生殖的影响. 结果表明:①Cr(Ⅵ)在人工土壤中14d的LC₅₀为245.06mg/kg,95%置信限为208.31~288.29mg/kg;②与对照组相比,暴露28d时,w〔Cr(Ⅵ)〕为10~20mg/kg试验组的赤子爱胜蚓体质量显著增加(P<0.01);w〔Cr(Ⅵ)〕为80~160mg/kg试验组的赤子爱胜蚓体质量则受到显著抑制(P<0.01);③赤子爱胜蚓的产茧量和幼蚓孵化量均随着w〔Cr(Ⅵ)〕的升高而降低,其中,Cr(Ⅵ)抑制赤子爱胜蚓产茧量和幼蚓孵化量的EC₅₀(半数有效浓度)分别为62.32和49.92mg/kg. 赤子爱胜蚓的体质量、产茧量和幼蚓孵化量均对土壤中w〔Cr(Ⅵ)〕比较敏感,尤其幼蚓孵化量是赤子爱胜蚓毒性效应的几项测试终点中最为敏感的一种,可以作为生态风险评估的指标.      

DDT和三氯杀螨醇对蚯蚓的急性和亚急性毒性影响

采用人工土培养法,通过急性和亚急性暴露实验,研究了DDT和三氯杀螨醇对蚯蚓(赤子爱胜蚓)的存活、生长和繁殖能力的影响.结果表明,DDT在急性暴露期对蚯蚓存活具有一定的毒性,其14 d的LC50为484.76 mg·kg-1;三氯杀螨醇对蚯蚓的存活基本没有影响(LC50＞4000 mg·kg-1).DDT在急性和亚急性暴露期(10～28 d)对蚯蚓的生长都具有显著的抑制作用(p＜0.05),三氯杀螨醇在急性期对蚯蚓的生长没有抑制作用(p＞0.05),在亚急性期对蚯蚓生长的影响尚不确定.DDT和三氯杀螨醇都显著抑制蚯蚓的繁殖能力(p＜0.05).     

砷对赤子爱胜蚓的急性毒性效应研究

为了研究砷对土壤生物的毒性效应,分别采用滤纸接触法和人工土壤法测得不同暴露浓度的砷对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的半数致死剂量(LD_(50))。滤纸接触法测得的24 h和48 h的LD_(50)分别为34.256×10~(-3)mg/cm~2和19.749×10~(-3)mg/cm~2;人工土壤法测得的7 d和14 d的LD_(50)分别为322.71 mg/kg和163.06 mg/kg。随着砷浓度升高赤子爱胜蚓的死亡率增加,呈现出明显的剂量-效应关系。研究结果表明,赤子爱胜蚓的死亡率可以作为对土壤中砷进行定量表征的1种生物标志物。     

3种PAEs对蚯蚓的毒性作用和组织酶活性影响的研究

以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为受试生物,通过滤纸接触法和自然土壤法研究邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate,DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl Phthalate,DEP)和邻苯二甲酸二正丁酯(Di-n-butyl Phthalate,DBP)的急性毒性效应.结果表明,DEP和DMP对赤子爱胜蚓毒性显著,滤纸接触法染毒48 h时,DMP和DEP的半数致死剂量(LD50)分别为129.603μg·cm-2和145.336μg·cm-2.自然土壤法染毒14 d时,DMP和DEP的LC50分别为1 560.120 mg·kg-1和1 516.186 mg·kg-1.DBP的LD50尚无确切数据.自然土壤法研究DMP、DEP与DBP对蚯蚓组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和乙酰胆碱酯酶(AChE)活性的影响.结果表明,SOD、CAT和AChE活性对DMP、DEP和DBP的毒性响应各不相同,其中,DMP、DEP和DBP的浓度对SOD、CAT和AChE活性呈显著性影响.SOD活性被DMP和DEP诱导增加.CAT的活性在DEP和DBP低浓度下诱导高浓度作用下抑制,而AChE活性在DEP和DBP低浓度下抑制高浓度下诱导.处理时间对SOD、AChE活性无显著性影响.     

土壤甲苯、乙苯和二甲苯对蚯蚓及小麦的毒性效应

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)和小麦(Triticum aestivum L.)为受试生物,研究了土壤中甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物(TEX)的毒性效应.结果表明,3种污染物对赤子爱胜蚓和小麦毒性影响呈明显的剂量-效应关系,甲苯、乙苯和二甲苯对蚯蚓的24hLC50分别为583.6,346.8,192.4mg/kg;48h LC50分别为454.3,167.1,127.2mg/kg.甲苯、乙苯和二甲苯对小麦芽伸长的10%抑制率(IC10)分别为342.2,195.4,45.9mg/kg;对小麦根伸长的10%抑制率(IC10)分别为206.7,134.5,26.3mg/kg.小麦芽长、根长均可用于指示土壤被甲苯、乙苯及二甲苯污染的程度,但小麦种子根长对3种污染物胁迫的响应较芽长更为敏感,根长抑制率与芽长抑制率之间呈明显的相关关系.     

十溴二苯乙烷对蚯蚓亚急性毒性及微生物群落结构影响

新型溴系阻燃剂十溴二苯乙烷(DBDPE)生产和使用量日益增大,在环境中的检出率越来越高,其生态风险正受到广泛关注.然而,有关DBDPE对陆地无脊椎生物毒性效应以及微生物群落结构的影响知之甚少.探究了不同剂量(5、10、20、50和100mg·kg-1)DBDPE暴露对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生长、行为...     

钙、氯对磷酸盐稳定污染土壤中铅的促进作用研究

为探讨促进磷酸盐稳定污染土壤中铅的方法,在全铅含量为517 mg·kg-1的铅冶炼污染土壤中加入5 mmol·kg-1磷酸盐,同时加入10mmol·kg-1硝酸钙或5 mmol·kg-1氯化钾,在15%或30%的含水率下培养40 d,之后种植黑麦草.结果表明,与单独施用磷酸盐相比,采用磷酸盐与钙、氯结合或增加培养期间的土壤含水率后,土壤DTPA-Pb含量下降3.92%~26.1%;对于同一添加剂处理,培养期间土壤含水率从15%增加到30%,土壤有效铅(DTPA-Pb)含量下降8.83%~24.4%.增加土壤含水率后,土壤有效磷(Olsen-P)含量均显著升高(p0.05).土壤铅的EXAFS分析表明,与未施用磷酸盐的对照相比,土壤中加入磷酸盐后矿物态铅的比例由57%上升至81%,加施钙、氯或增加土壤含水率后,多数处理矿物态铅的比例有所下降,而有机结合态铅比例上升.与对照相比,污染土壤中施用磷酸盐后,植物产量大幅增加,但施用钙、氯或增加培养期间含水率后,部分处理植物产量有所下降.以上结果表明,在铅冶炼污染土壤中加入磷酸盐时,加入钙、氯或者增加土壤含水率均有利于铅的稳定,但以上措施可能对植物生长产生不利影响.     

镉胁迫对满江红-鱼腥藻共生体供氮能力的影响

在实验室条件下,以土壤铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量变化为指标,研究了镉胁迫下满江红-鱼腥藻共生体对稻田供氮能力的影响.当土壤中镉浓度为0.3 mg·kg-1时,满江红-鱼腥藻共生体对镉的蓄积量较少,土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量与对照组无显著差异.当土壤中镉浓度≥1.0 mg·kg-1时,随土壤中镉浓度的增加和处理时间的推移,满江红-鱼腥藻共生体体内的镉含量逐渐增加,土壤中硝态氮、可溶性有机氮及可溶性总氮含量逐渐下降,而铵态氮含量先上升后下降.研究结果表明高浓度的镉胁迫导致满江红-鱼腥藻共生体对土壤的供氮能力显著下降.     

黄河口新生湿地土壤Fe和Mn元素的空间分布特征

2009年5月,在今黄河入海口北部的新生湿地区域,依据植被类型设置9个采样区,研究了不同植物群落下湿地土壤Fe和Mn含量的空间分布特征.结果表明,不同类型湿地土壤的Fe、Mn含量在水平分布上由三棱蔗草-朝天委陵菜湿地到光滩呈波动上升趋势,在垂直分布上则表现为不同的波动变化特征.成土母质决定湿地土壤Fe、Mn含量的空间分布,而海水、植被和土壤细颗粒对其也有重要影响.相关分析表明,Fe、Mn之间以及二者与粉粒、TN、NO-3-N和有机质呈极显著正相关(P<0.01),与黏粒呈显著正相关(P<0.05),说明Fe、Mn与N具有较好的共存性,土壤细颗粒和有机质是影响土壤Fe、Mn分布的主导因素.黄河口新生湿地的Fe含量范围为16.49~33.11 g·kg-1,均值为22.54 g·kg-1,与苏北潮滩湿地,中国黄土高原黄土和中国土壤的背景值相近,但略低于长江口湿地,红树林湿地和内陆湖泊湿地.Mn含量范围为305.87~711.39mg·kg-1,均值为451.09 mg·kg-1,低于中国黄土高原黄土和中国土壤的Mn含量背景值.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

不同浓度镧处理对铅胁迫下玉米生长和铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究不同浓度的镧处理(0、50、200和800 mg·kg~(-1))对中度铅胁迫下(200 mg·kg~(-1))玉米生长、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比及Pb和La吸收的影响,探讨土壤-植物系统中稀土重金属的相互作用,旨在为稀土矿区稀土重金属复合污染土壤的治理提供基础数据和理论依据.结果表明,随着外源La浓度的增加土壤中乙酸铵-EDTA提取态La的浓度显著增加,而乙酸铵-EDTA提取态Pb的浓度显著降低;玉米地上部干重显著降低了17.90%~81.17%,根冠比显著增加了21.74%~86.96%;随着土壤中La浓度的增加根部P含量显著降低了19.16%~89.68%,La浓度为200 mg·kg~(-1)和800 mg·kg~(-1)时,地上部P和N含量分别显著降低了65.51%~91.98%和48.27%~76.58%;随着土壤中La浓度的增加,植株C∶P、N∶P和植株La浓度显著增加,地上部和根部Pb浓度分别显著增加了52.61%~99.01%和15.99%~44.34%;随着La浓度的升高显著降低了玉米植株K、Ca和Mg的含量.结果初步证明,在稀土-重金属复合污染土壤中,稀土元素的存在加剧了重金属对植物生长的毒害效应及其所引发的生态风险问题,应进一步深入研究稀土对植物吸收重金属的影响及作用机制.     

上海滴水湖周边土壤和沉积物对磷的吸附特征

采集滴水湖沉积物及其引水河与排水河沉积物、湿地沉积物以及周边农田土壤进行磷的等温吸附实验,探讨不同来源物质对磷吸附特性的差异.结果表明,滴水湖沉积物的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值)为0.11~0.63 mg·L-1,高于其他来源土壤和沉积物,更容易向上覆水体释放磷.Langmuir模型和Freundlich模型对磷的等温吸附都有较高的拟合程度.由Langmuir模型计算的最大吸附量(Qm)表明,不同来源土壤和沉积物对磷的吸附能力由高到低为河流沉积物(1 003.05~2 977.65 mg·kg-1)>滴水湖沉积物(669.77~1 717.94 mg·kg-1)>湿地沉积物(368.60~1 145.51 mg·kg-1)>农田土壤(441.36~702.30 mg·kg-1).这表明农田土壤对磷的吸附能力最弱,当过量使用化肥时,农田会成为滴水湖磷的源.     

沉积物中六氯苯对颤蚓(淡水单孔蚓)的毒性效应研究

以淡水底栖动物颤蚓(淡水单孔蚓)为受试生物,研究了沉积物中六氯苯(HCB)对淡水单孔蚓14 d和28 d的毒性效应.结果表明,沉积物中HCB对颤蚓致死效应较低,当HCB浓度为190 mg· kg-,连续暴露28 d时,致死率低于8％.但HCB对颤蚓具有较强的慢性毒性效应,当HCB浓度为190 mg·kg-1,连续暴露28 d时,身体自断率高达90％,并且随着浓度升高和暴露时间延长,颤蚓自断率明显增高.HCB对颤蚓自断14 d和28 d的EC50分别为＞190 mg·kg-1和97.1 mg· kg-1.HCB对颤蚓行为(运动和挖掘)产生明显抑制作用.随着HCB浓度增加和暴露时间延长,颤蚓运动强度减弱,并伴随摄食量减少与体重减轻现象.     

基于蒙特卡罗模拟的铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属健康风险评估

为探明铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染程度及人体健康风险,在云南省某铅锌冶炼厂周边农田采集56个表层土壤(0～20 cm),分析了土壤中pH和重金属Pb、 Cd、 Zn、 As、 Cu和Hg的含量,对土壤重金属含量的污染程度、生态风险和概率健康风险进行了研究.结果表明,研究区土壤中ω(Pb)、ω(Cd)、ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)和ω(Hg)的平均值分别为4 413.93、 6.89、 1 672.76、 44.45、 47.61和0.21 mg·kg^-1,均超过云南省土壤背景值.Cd的地累积指数(I_geo)平均值为0.24,单因子污染指数(P_i)平均值为30.42,潜在生态风险指数(E_r)平均值为1 312.60,是研究区污染最重以及生态风险最高的重金属.蒙特卡罗概率健康风险结果显示,成人和儿童的非致癌风险指数(HI)分别为2.42E-01和9.36E-01,儿童的非致癌风险超过控制值的比例为36.63%;成人和儿童的致癌风险指数(TCR)分别为6.98E-05和5.93E-04,儿童的致癌风...     

耕地土壤重金属健康风险空间分布特征

以江苏省某市为研究区域,借助ArcGIS和SPSS分析工具,利用US EPA健康风险评估模型评估耕地土壤重金属Cr、 Pb、 Cd和Hg的健康风险,从地理学的视角构建包含地理探测器及优化后的位序-规模理论模型的健康风险分析方法体系,分析其健康风险空间分异度及风险水平差异.结果表明,研究区域Cr、 Pb、 Cd及Hg这4种耕地土壤重金属含量均值分别为65.207、 25.486、 0.238和0.045 mg·kg~(-1),均低于耕地土壤污染风险的最低筛选值; Hg和Cd的健康风险均处于可接受范围内,Cr和Pb的儿童非致癌风险均值以及Cr的成人及儿童致癌风险指数均值分别为2.914 385、 1.337 503、 4.312 679×10~(-6)及8.137 130×10~(-6),均超过可接受范围;不同耕地重金属健康风险q值的范围为0.005 523～0.204 238,高风险特征因子需要进一步引起关注;研究子区域1、子区域2、子区域3和子区域4的Cr与Pb的儿童非致癌风险及Cr的致癌风险的R值较大,均接近或超过1,其他研究子区域的R值均低于0.1,中、高风险区与低风险区R值差异相对较大,研究子区域的高风险区比较集中.以耕地土壤重金属健康风险评价结果为基础,地理学视角分析市域范围的空间分异程度以及市辖县的风险水平,对于丰富健康风险研究手段、衡量不同尺度的健康风险水平以及制定精细化的风险管控策略等具有积极的意义.     

我国14种典型土壤脲酶、脱氢酶活性对汞胁迫的响应

Hg作为环境的主要污染重金属之一,其对土壤酶的影响是表征其环境效应的重要方面,结果可为土壤环境监测等提供生物学依据.因此,本文通过室内模拟试验,较系统地分析了全国14种主要类型18个土样的脲酶和脱氢酶活性在Hg胁迫下的响应.结果表明,Hg会抑制土壤酶活性,其降幅随土壤类型的不同有明显差异;随着Hg含量的升高,土壤脲酶和脱氢酶活性均显著降低;模型U=A/(1+B×C)可较好地拟合酶活性(U)与汞含量(C)之间的关系,揭示出土壤脲酶和脱氢酶在一定程度上可监测土壤Hg污染的程度,且机理为完全抑制(包括竞争性抑制和非竞争性抑制)作用.同时,实验获得的供试土样脲酶的生态剂量(ED10)范围为0.08~0.77 mg·kg-1,脱氢酶ED10范围为0.11~2.58mg·kg-1,从土壤酶角度获得的土壤汞轻度污染临界值为0.08 mg·kg-1,此值要小于国家土壤质量标准中的二级标准.有机质、pH、CEC和粘粒显著影响了汞与土壤脱氢酶的关系,上述4个土壤性状参数值越高,汞对土壤酶的毒害作用就越弱;酸性土壤中汞的毒害作用强于碱性土壤.表明在我国主要土壤类型上,土壤脲酶、脱氢酶对Hg毒性均较为敏感,可在更广范围内作为Hg污染程度的监测指标之一.