典型酚类化合物对土壤跳虫的慢性毒性

以跳虫Folsomia candida为受试物种,基于其28 d繁殖试验评价了12种典型酚类化合物的慢性毒性效应。结果表明,在所设浓度范围内,除间苯二酚外的其他酚类对跳虫繁殖均存在不同程度的抑制效应。氯酚类对跳虫慢性毒性最大,2,4-二氯酚、2-氯酚、2,4,6-三氯酚对跳虫繁殖毒性的EC50分别为5.94、10.2、19.7 mg·kg-1;其次为烷基酚类,2,4-二甲基酚、3-甲基酚、壬基酚对跳虫繁殖毒性的EC50分别为21.7、35.1、50.5 mg·kg-1。苯酚的毒性较上述烷基酚低,EC50值为71.7 mg·kg-1。其他取代酚—包括2-萘酚、4-硝基酚、邻苯二酚对跳虫繁殖的EC50分别为95.4、133、306 mg·kg-1。双酚A仅在最高浓度(500 mg·kg-1)处理下对跳虫繁殖有显著影响。     

利巴韦林对4种作物种子发芽的影响

利巴韦林作为一种强效抗病毒药物在畜禽养殖业中应用广泛,有着较高的生态环境风险。采用室内培养箱培养的方法,研究了利巴韦林对4种作物(小麦、白菜、萝卜和番茄)的种子发芽、根伸长和芽伸长的影响。结果表明,利巴韦林对4种作物的种子发芽率影响不大,但其浓度与4种作物的根伸长及芽伸长抑制率显著相关(P<0.01或P<0.05),作物的根伸长比芽伸长对利巴韦林的胁迫更敏感。土壤中利巴韦林浓度与4种作物根伸长抑制率之间呈现正相关关系。根伸长的抑制率达到10%所对应的利巴韦林浓度(IC10)分别为:IC10(白菜)=4.25mg·kg-1,IC10(番茄)=29.7mg·kg-1,IC10(萝卜)=33.2mg·kg-1,IC10(小麦)=49.4mg·kg-1。可以看出,4种作物对土壤中利巴韦林胁迫的敏感性依次是:白菜>番茄>萝卜>小麦。从利巴韦林对4种作物的根伸长和芽伸长抑制率综合来看,小麦对利巴韦林的耐受性最强,而白菜对利巴韦林最敏感。     

两种四环素类兽药抗生素对白菜种子发芽与根伸长抑制的毒性效应

采用土培和水培相结合的方法,在预试验研究的基础上,研究砖红壤中不同质量分数金霉素（0～4 000 mg·kg-1）、土霉素（0～25 000 mg·kg-1）和水溶液中不同质量浓度金霉素（0～150 mg·L-1）和土霉素（0～150 mg·L-1）污染对白菜（Brassica pekimensis）种子发芽的抑制与毒性效应。结果表明：（1）当土壤中添加外源土霉素时,白菜种子发芽率总体呈下降趋势。而当添加金霉素时,白菜种子发芽率在85%附近波动,与对照相比,并无显著差异（P〉0.05）。而在水培条件下,金霉素对白菜发芽的抑制作用大于土霉素,但并未达显著差异水平（P〉0.05）。（2）白菜根伸长量随着土壤、水溶液中土霉素和金霉素质量分数或质量浓度的增加而缩短,生长均受到抑制。且与两种抗生素的质量分数或质量浓度均表现为极显著的相关性（P〈0.01）。（3）同一质量分数或质量浓度水平下,发芽率、根伸长、芽伸长对金霉素和土霉素的生态毒性敏感顺序依次为根伸长〉芽伸长〉发芽率。根伸长抑制率可作为诊断土霉素、金霉素对土壤毒性的敏感指标,反映土壤被四环素类抗生素污染的状况。（4）金霉素和土霉素在水培条件下对白菜的IC50值分别为20.32和287.52 mg·L-1。而在土壤中,白菜对金霉素和土霉素的IC50值分别为851.08和14 045.75 mg·kg-1。说明在土霉素对白菜的毒性作用小于金霉素,并且2种抗生素在土壤中对白菜根伸长的抑制效应明显低于水溶液中的抑制效应,这与土壤对抗生素污染有重要的缓冲作用有关。     

全氟辛烷磺酸短期暴露对不同作物苗期生长的影响

全氟辛烷磺酸(PFOS)作为一种新型持久性有机污染物,目前国内外对其生态毒性研究主要集中在水环境领域,而高等植物的生态毒性数据尚不完善。因此,本研究采用内培养方式,选取小麦、大麦、小白菜、三叶草、绿豆作为供试植物,利用根伸长、芽伸长、地上部分生物量等评价指标,研究了PFOS短期暴露对不同供试作物苗期生长的影响,建立了PFOS和作物苗期生长的剂量-效应关系,并对不同的评价指标进行相关性分析,筛选出表征PFOS生态毒性的敏感植物。结果表明,不同供试作物培育3 d后,PFOS对其于不同毒性终点的最小EC₅₀值为：小麦352 mg·kg^-1(根伸长)、大麦434 mg·kg^-1(根伸长)、三叶草794 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、小白菜829 mg·kg^-1(地上部分生物量鲜重)、绿豆>1 000 mg·kg^-1,因此敏感程度依次为：小麦>大麦>三叶草>小白菜>绿豆。须根系作物小麦、大麦较直根系作物三叶草、小白菜和绿豆敏感,而须根系作物各评价指标的敏感程度依次为：根伸长>地上部分生物量鲜重>芽伸长>地上部分生物量干重,可见小麦的根伸长对PFOS污染最为敏感。各评价指标间均呈正相关关系,表明PFOS对同种植物的不同评价指标影响趋势一致。     

铜-磺胺嘧啶复合胁迫对蔬菜种子发芽的急性毒性效应

研究了黄潮土中常用兽药磺胺嘧啶(SD)与重金属铜(Cu)单一及复合污染对小白菜和西红柿种子发芽(发芽率、根伸长、芽伸长)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应。结果表明,无论是在Cu或SD单一污染物作用下,根伸长和芽伸长抑制率与污染物浓度显著相关(P0.01),发芽抑制率与污染物浓度不相关(P0.05);污染物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SD对2种作物的毒性效应明显强于Cu,SD对小白菜和西红柿根伸长的ID50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为1.7和33.6 mg·kg~(-1),而Cu为273.6和457.7 mg·kg~(-1)。Cu-SD复合污染,对西红柿的根和芽伸长的拮抗作用显著(P0.01);但对小白菜来说,在低浓度Cu(100 mg·kg~(-1))作用下,二者的联合拮抗作用不显著(P0.05),随Cu的增加,拮抗作用显著(P0.01)。     

环草隆与重金属复合污染对黄瓜及小麦的毒性效应评估

为探究草坪除草剂与重金属复合污染对高等植物的生态毒性效应,以小麦与黄瓜为敏感受试植物,采用滤纸发芽试验法,研究了典型草坪除草剂环草隆与4种重金属(Cu/Zn/Pb/Cd)单一及复合污染条件下,对2种植物种子萌发与幼苗生长的毒性效应并进行评估。在此基础上采用评估因子法外推环草隆在土壤中的预测无效应浓度(PNECsoil)。结果表明,2种植物的根长及小麦的芽长对环草隆与重金属非常敏感(P<0.01),且存在明显的剂量-效应关系。黄瓜根长对环草隆最敏感,根长半抑制浓度(RI50)为0.281 mg·L-1。小麦根长对Cu、Pb、Cd比黄瓜根长更敏感。环草隆与重金属复合污染时,黄瓜根长表现得最为敏感,可作为敏感生物标记物。环草隆与重金属复合污染对小麦及黄瓜根长抑制具有协同作用,并且随着重金属浓度的增大,黄瓜和小麦根生长对环草隆的敏感性增加。环草隆与重金属复合污染对小麦芽长的联合效应主要与重金属种类及其暴露浓度有关。以黄瓜的根伸长抑制率为急性毒性终点,利用外推法计算得环草隆在土壤中的PNECsoil为1.90μg·kg~(-1),远远低于环草隆田间推荐使用量1.5~9 mg·kg~(-1)。与重金属复合污染时,环草隆的PNECsoil明显降低,导致其生态风险提高。上述研究结果能够为草坪除草剂环草隆与重金属复合污染的生态风险评价提供数据支持。     

土壤理化性质对外源六价铬植物毒性的影响

以我国11种具有代表性的土壤为研究对象,通过外源添加Cr(Ⅵ)进行大麦根伸长毒性测试,以了解土壤理化性质对Cr(Ⅵ)的大麦毒性阈值包括半数效应抑制浓度(EC50)和10％效应抑制浓度(EC10)的影响.结果表明,土壤理化性质对Cr(Ⅵ)的植物毒性有显著影响,通过对数-对数剂量效应模型和刺激效应模型预测EC50值和EC10值,其变化范围分别为8.27～241.34 mg·kg-1和2.87～124.65 mg·kg-1,其最大值和最小值相差分别达到了29.2倍和43.4倍.相关分析结果表明,铁、铝氧化物含量、pH值和有机碳含量与Cr(Ⅵ)对大麦根伸长的毒性阈值相关关系显著(P<0.05),其中,铝氧化物含量和铁氧化物含量分别为控制EC50和EC10最重要的单一因子(R2=0.448、R2=0.429),其次为pH值和有机碳含量.基于相关性因子和Cr(Ⅵ)对大麦的毒性阈值建立了一元和多元线性回归方程,最优方程可以分别解释70.1％的EC50和60.4％的EC10变异,表明利用土壤理化性质建立的模型可以较好地预测土壤外源Cr(Ⅵ)对大麦的毒性阈值.     

环丙沙星对3种作物的毒性

为了研究环丙沙星对作物的毒性效应,为其可能对农业生产带来的风险提供评价依据,采用急性毒性实验方法,研究了环丙沙星对3种作物(玉米、萝卜和小白菜)种子发芽、根伸长及芽伸长的影响。结果表明,在环丙沙星作用下,3种作物的根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P<0.05),发芽抑制率与药物浓度不相关(P>0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;环丙沙星对玉米、萝卜和小白菜的根伸长和芽伸长的ID50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为7.97、2.51、1.48mg·kg-1和11.23、2.90、1.95mg·kg-1,3种作物在环丙沙星的胁迫下,其敏感性顺序为:小白菜>萝卜>玉米。     

保定潮土铅的生态毒性及其土壤环境质量基准推导

以保定市农田潮土为研究对象,利用搜集的本土生物毒性数据,结合本文研究的8种陆生植物(小麦、玉米、莴苣、黄瓜、白菜、大豆、韭菜、番茄)的发芽和根伸长试验以及1种土壤动物(蜗牛)的生长抑制试验,对重金属Pb的生态毒性进行研究,结果表明,莴苣的根伸长对Pb的敏感性最高,小麦的根伸长对Pb的敏感性最低,玉米、白菜和番茄的根伸长对Pb的敏感性指标值均相同,黄瓜和韭菜的根伸长对Pb污染的敏感性指标值均相同,其中,Pb对小麦、玉米、莴苣、黄瓜、白菜、大豆、韭菜、番茄和蜗牛的生长影响的无观察效应浓度(NOEC)值分别为1300、300、100、800、300、500、800、300、1200 mg·kg~(-1).基于log-normal物种敏感度分布法(Species sensitivity distribution,SSD),计算保定市潮土中Pb的HC_5(对5%物种产生危害的浓度)值和土壤环境质量基准值,其中,HC5值为158(74.6CI256)mg·kg~(-1),土壤环境质量基准值范围为31.7—158 mg·kg~(-1).     

山西工矿区土壤二氧化硫与多环芳烃复合污染对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以小麦为供试植物,山西工矿区生黄土为供试土壤,进行了土壤中二氧化硫(SO2)与多环芳烃(PAHs)单一及复合污染对小麦种子萌发率及小麦幼苗株高、根伸长和地下生物量影响的研究,以期考察复合污染的生态毒性效应。结果表明,小麦种子萌发对SO2与PAHs单一及复合污染均不敏感;SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗的株高与根伸长均受到一定程度的影响,低浓度SO2或PAHs处理对小麦生长起促进作用,高浓度则为抑制作用;小麦幼苗株高与SO2浓度呈显著负相关(r=-0.954,P<0.05),但与PAHs浓度的相关性不显著;SO2与PAHs复合污染条件下,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用多体现为协同作用,在低浓度情况下(SO2<500mg·kg-1)表现为协同促进;当SO2达到500～1000mg·kg-1时,对小麦幼苗株高或根伸长的联合作用均体现为协同抑制。SO2和PAHs单一污染时,小麦幼苗地下生物量与SO2、PAHs浓度均为显著负相关(rPAHs=-0.953,rSO2=-0.916,P<0.05);复合污染条件下,在SO2浓度为10mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用多体现协同促进作用;而在SO2浓度为1000mg·kg-1,PAHs为50～100mg·kg-1时,对地下生物量的联合作用均体现为协同抑制作用。多元逐步回归分析进一步表明,SO2与PAHs复合污染条件下,小麦幼苗株高、根伸长都受到了SO2及PAHs的共同影响,而SO2是影响小麦幼苗地下生物量的主要因素。     

生物质炭对土霉素胁迫下小白菜种子萌发的影响

采用土培模拟污染实验,将甘蔗渣炭、菠萝渣炭和木薯渣炭分别以0%、0.1%、0.5%和1.0%的炭土比添加到砖红壤中,研究土霉素胁迫下小白菜种子萌发效应。结果表明:(1)生物质炭促进种子萌发;土霉素在0~300 mg·kg~(-1)胁迫下种子发芽率未受明显影响,300~500 mg·kg~(-1)时受轻微抑制。(2)土霉素为0~100 mg·kg~(-1)时对种子根及芽伸长呈促进作用,促进率最高达33.05%。100~500 mg·kg~(-1)呈抑制效应,最大抑制率63.98%;种子对土霉素的敏感顺序依次为:根伸长>芽伸长>发芽率。(3)在土霉素胁迫下炭土比与种子根伸长呈显著正相关。3种生物质炭对小白菜种子根及芽伸长的促进效果呈:木薯渣炭>菠萝渣炭>甘蔗渣炭。(4)生物质炭和低浓度土霉素共同促进小白菜萌发,对高浓度土霉素毒性有缓解作用。     

镉在北京褐潮土中对玉米幼苗及其根际微生物的毒性效应

通过温室盆栽实验,研究了镉在北京褐潮土中对玉米(品种郑单958)幼苗的毒性效应及其生物富集特性,并通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,探讨了镉对玉米根际微生物群落结构的影响。结果表明,高浓度(>100mg·kg-1)镉对玉米幼苗的生长发育有明显的抑制作用,北京褐潮土中镉引起玉米幼苗株高下降1/2的效应浓度(EC50)为654.6mg·kg-1,引起玉米根部和地上部干质量下降1/2的EC50分别为323.6和110.2mg·kg-1,玉米幼苗地上部生物量(干质量)可作为评价重金属生态毒性的适宜终点。玉米幼苗对镉有一定的吸收累积效应,镉在玉米幼苗各组织中的浓度分布为根>茎>叶,其中根部对镉有一定的富集作用(生物富集系数BAF>1)。镉污染可引起玉米根际微生物群落结构发生改变,高浓度(1000mg·kg-1)镉可导致部分微生物种群数量减少甚至完全消失,表明镉污染可对植物幼苗、植物根际微生物以及植物-微生物之间的相互作用造成重要的干扰和威胁。     

沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应

以淡水底栖动物花翅羽摇蚊幼虫和淡水单孔蚓为研究对象,研究了沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应。五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫96 h及10 d的半数致死浓度(LC50)分别为20.6 mg·kg-1和12.5 mg·kg-1,28 d羽化半数抑制浓度(EC50)为0.79 mg·kg-1。沉积物中五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫的羽化具有延滞作用,而且对雌性摇蚊羽化的延滞作用大于雄性,最终导致羽化摇蚊的性别失衡。淡水单孔蚓对五氯酚的耐受力较摇蚊幼虫强。五氯酚对淡水单孔蚓的96 h及14 d的LC50分别为37.6 mg·kg-1和20.2 mg·kg-1,对淡水单孔蚓21 d生长抑制的EC50为1.39 mg·kg-1。研究结果对推导五氯酚沉积物质量基准和进行沉积物生态风险评价提供依据。     

环草隆对城市绿地重金属污染土壤有机氮矿化、基础呼吸及相关酶活性的影响

城市土壤重金属和有机污染物复合污染广泛存在,而城市草坪除草剂的应用使城市绿地土壤的农药污染问题成为了新的关注点。为了准确评价城市绿地重金属污染土壤的农药污染生态风险,选择不同重金属污染程度的土壤为研究对象,以土壤有机氮矿化量、基础呼吸以及土壤酶活性为指标,采用室内模拟试验方法,探讨了草坪除草剂环草隆污染对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:(1)土壤有机氮矿化、基础呼吸、芳基硫酸酯酶和碱性磷酸酶对重金属和环草隆污染响应较为敏感,脲酶和蔗糖酶对重金属和环草隆污染不敏感。(2)环草隆浓度为0~1 000 mg·kg~(-1)范围内,和污染较轻的样点N土壤的碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的线性相关关系显著,和污染较为严重的样点D和G土壤的芳基硫酸酯酶活性抑制(激活)率的线性关系显著。(3)土壤中环草隆对样点D和G土壤芳香硫酸酯酶活性、对样点N土壤碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的EC10分别为568 mg·kg~(-1)、1 306 mg·kg~(-1)(抑制值)和56 mg·kg~(-1)(激活值)、99 mg·kg~(-1),EC50分别为1 901 mg·kg~(-1)、3 806 mg·kg~(-1)、2 321 mg·kg~(-1)。以上研究结果能够为城市土壤重金属和农药复合污染生态风险评价提供基础数据和技术方法。     

全氟辛烷磺酸盐(PFOS)对土壤跳虫的生态毒性

将两种跳虫(Folsomia candida和Folsomia fimetaria)暴露在全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量与回避行为来评价PFOS对跳虫的生态毒性。结果表明,PFOS对F.candida和F.fimetaria急性毒性的LC50(7d)分别为4777和2219mg·kg-1,慢性毒性的EC50(28d)分别为0.13和0.05mg·kg-1。此外,PFOS对两种跳虫回避行为影响的EC50(48h)分别为0.51mg·kg-1(F.candida)和0.31mg·kg-1(F.fimetaria)。分析比较发现,PFOS对跳虫急性死亡率影响很小,但对跳虫的回避行为和繁殖率有显著影响,可用来表征土壤中PFOS的生态毒性,且选用有性生殖的F.fimetaria及其慢性毒性实验来评价土壤中PFOS的毒性相对最灵敏。