土壤生态毒理学研究进展与展望

土壤生态毒理学是污染土壤生态风险评价以及土壤污染控制的理论依据,土壤环境中有毒物质的生态毒理效应及其分子机制的研究是土壤生态毒理研究的核心内容．首先从土壤重金属污染胁迫、有机污染胁迫以及复合污染的联合胁迫三个方面,概述了土壤污染所致的生态毒理效应最新研究进展;在理论剖析种群水平上污染土壤的分子生态毒理效应的基础上,较为系统地介绍了各种与污染土壤生态毒理效应有关的生物标记物,论述了污染土壤生态毒理分子诊断的基本原理、意义并对其今后的研究动态给予了分析;最后,对土壤生态毒理学研究今后的发展进行了展望．     

土壤Cd污染对跳虫Folsomia candida的生态毒性

采矿及冶炼等行为造成了严重的土壤重金属污染,其中Cd污染及其带来的健康风险近年来引起人们的高度重视。利用弹尾目跳虫开展土壤Cd污染的生态毒理研究,对Cd污染土壤的生态风险评价具有重要意义。本研究将跳虫Folsomia candida(F.candida)暴露在不同Cd浓度污染的人工土壤中,利用跳虫存活数量、繁殖数量及回避行为实验来评价重金属Cd污染对跳虫的生态毒性。结果表明,Cd对F.candida的急性毒性LC50值为2 086.93 mg·kg~(-1),慢性毒性的繁殖抑制(28 d)EC50值为224.95 mg·kg~(-1)。此外,Cd对跳虫回避行为影响的EC50(48 h)为721.26 mg·kg~(-1)。可以看出,慢性毒性的EC50值与Cd对回避行为影响的EC50值近似,但远低于急性毒性LC50值。因此,跳虫F.candida的回避行为和繁殖率对Cd污染土壤有较高的灵敏度,可用来表征土壤中Cd的生态毒性。     

英美土壤污染生态风险评估技术体系研究及启示

随着经济的发展,人为活动产生的大量有害物质进入土壤,造成了严重的土壤污染问题。生态风险评估是预测风险源对生态系统产生风险的方法体系,其作为污染土壤生态风险管控及修复治理的重要依据,决定着是否需要采取风险管控和修复治理措施及目标。由于研究的侧重角度不同,出现了诸多生态风险评估技术体系。英美两国拥有多年的污染地块管理经验,生态风险评估相关技术导则完善、法规健全且配套技术成熟,借鉴其经验有助于管理者从生态系统角度更加科学地分析土壤污染对环境的影响。通过对我国土壤污染生态风险评估现状的分析,以及对美国超级基金生态风险评估技术体系和英国土壤污染生态风险评估技术体系的讨论,得出我国在构建本土化的土壤污染生态风险评估技术体系时需要注意的关键点：(1)构建层次化的生态风险评估技术体系;(2)开发从污染物暴露到产生生态效应整个过程的污染地块生态风险评估概念模型;(3)加强污染物与生态受体所受影响之间的因果关系分析;(4)提高生态风险评估过程的决策参与;(5)推动本土物种的毒理学研究。该文旨在推动我国土壤污染生态风险评估技术体系的构建,保障评估过程的顺利实施及后续污染土壤风险管控或修复治理工作的开展,促进...     

土壤动物在污染评价中的作用、现行指标及胁迫环境下的耐受性

土壤污染的动物评价方法需要改进与创新.论文从土壤动物功能群的生物学特性、生活习性及其在土壤养分循环中的作用等方面,综述了土壤动物在土壤污染评价中的应用;介绍了目前国际上通用的土壤动物评价指标和使用方法,包括种群特征、群落结构和生态区域模型;联系土壤污染状况和趋势,阐述了土壤动物对污染胁迫的耐受性及其对现行土壤污染评价方法的影响,并在可塑型适应和组成型适应上探讨了土壤动物耐受性产生的遗传学机理与生物学指标.     

硝化作用作为生态毒性指标评价土壤重金属污染生态风险

土壤质量评价基准的确立是土壤污染研究的重要方向.目前评价重金属对土壤微生物生态风险的终点指标主要有土壤生物量、土壤呼吸、酶活性、硝化作用和固氮等.解决土壤中的重金属污染是环境领域的重大课题,评价和确定一个能较早预知重金属毒性的敏感指标则具有重要意义.硝化作用因其对重金属污染的敏感性及在全球氮循环中的重要作用,在评价土壤重金属毒性研究中具有广泛的应用.在总结国内外相关研究基础上,对硝化作用的机制、影响因素以及在指示环境变化中的作用及局限性等方面进行了综述.     

土壤生态毒性测试方法综述

土壤生态毒性测试在化学品管理和污染土壤评价等方面具有重要作用。传统的测试方法通常是利用生物个体、种群等水平上的存活、繁殖等测试终点来评价化学品或污染土壤对生态系统的影响。微宇宙等模拟生态系统和一些野外试验方法更接近生态系统的实际情况,但耗时更长、花费更高。与传统的测试方法相比,生物标志物敏感性高、响应速度快,有可能作为土壤污染的快速诊断工具。近年来,新技术的应用进一步促进了土壤生态毒理学的发展,如组学技术有助于理解有毒物的致毒机制,发现新的分子生物标志物。本文综述了目前土壤生态毒性测试的主要方法及其标准化和应用现状,同时对土壤生态毒性测试方法今后的研究方向及在我国环境管理中的应用提出展望。     

物种敏感度分布及其在生态毒理学中的应用(Species Sensitivity Distribution and Its Application in Ecotoxicology)

物种敏感度分布是一种基于单物种测试的外推方法,其在生态毒理学中的应用近年来已成为研究热点.论文阐述了物种敏感度分布在生态毒理学的应用背景,以及其基本内涵与研究步骤,同时介绍了物种敏感度分布在生态毒理学中应用的两个方面:制定污染物的环境质量标准和对污染生态系统的生态风险评价,并对物种敏感度分布的不确定性和研究的发展趋势进行了讨论.     

中国冶炼行业场地土壤污染特征及分布情况

通过收集大量国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,反映中国冶炼行业场地的土壤污染状况。运用污染指数评价法、潜在生态危害指数法和生物毒性评价法,以《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)的第一类用地标准值为参比,对土壤中重金属和有机物的污染特征及生态风险进行了分析。单因子指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的浓度均超过了土壤污染风险管制值,其中As的单因子指数为3.80;有机物的评价结果均为清洁。内梅罗指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的土壤污染风险管制值的评价结果为重度污染,且指数均大于35;二苯并(a,h)蒽的评价结果为警戒限,其余有机物的评价结果均为清洁。潜在生态风险评价表明:As具有很强的潜在生态风险,Cd有较强的潜在生态风险,多种元素的综合生态风险评价指数RI为409,具有较强的潜在生态环境风险。空间分布结果表明:南方地区的重金属潜在生态风险远高于西北地区和北方地区,其中潜在生态风险等级为很强的点位主要分布在贵州、湖南和江西等地区,且As和Cd的生态风险因子占据较高的比重。生物毒性评价表明:2-甲基萘、苊烯和二苯并(a,h)蒽将频繁地发生负面生态效应。贵州等南方部分地区的冶炼行业周边土壤已受到As和Cd等重金属的严重污染,应采取有效措施减少排放。该研究可为中国冶炼行业的污染防治提供科学依据和数据支撑。     

两种有机磷阻燃剂对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物跳虫(Folsomia candida)的生态毒性实验,评价了两种有机磷阻燃剂邻磷杂菲基对苯二酚(ODOPB)与高分子双酚A四苯基双磷酸酯(SBDP)的生态毒性.结果表明,ODOPB与SBDP对跳虫急性毒性的LC50(7 d)均大于1000 mg.kg-1,慢性毒性的EC50(28 d)分别为25.9和50.8 mg.kg-1,而跳虫对ODOPB与SBDP的回避行为的EC50分别为1.9 mg.kg-1和1.8 mg.kg-1.通过与本实验室十溴联苯醚(Decabromodiphenyl ether,BDE-209)生态毒性的研究结果比较发现,两种有机磷阻燃剂对跳虫的急性毒性作用很小,对跳虫回避行为和繁殖的影响也均小于BDE-209,产生潜在生态风险的可能性小于BDE-209.     

生态毒理基因组学——后基因组时代生态毒理学的新领域

基因组学、蛋白组学和代谢组学技术为生态毒理学的发展提供了生物高通量的技术手段,构成了新的交叉学科——生态毒理基因组学.生态毒理基因组学着重研究环境毒物暴露下非靶生物基因和蛋白的表达,能够在基因组水平上更深入地理解环境污染物的致毒机制,同时,它引进生物标志物为生态风险评价提供了平台.论文对生态毒理基因组学的发展历程、技术支持、模式生物及其在生态风险评价方面的应用进行了综述,以推动生态毒理基因组学技术在我国的进一步发展.     

不同国家基于生态风险的土壤筛选值研究及启示

本文介绍了土壤生态筛选值的定义以及国外一些国家在污染土壤生态风险评估领域的相关土壤筛选值。由于地理生态、社会文化、行政法规以及标准制定的科学基础等差异使各国基于生态风险的土壤筛选值的制定方法各有特色,导致各国基于生态风险的土壤筛选值名称和筛选值之间存在较大差异。我国的生态风险评价研究起步较晚,目前还没有国家权威机构发布的诸如土壤生态筛选值、生态风险评价技术导则等文件。本文就目前国外一些权威机构推出的并得到广泛认可的相关标准、方法做简要介绍,就国际上不同国家的土壤生态筛选值的制定方法、理论体系、使用策略等进行详细描述,为我国制定相关筛选值的方法体系提供参考,旨在推动我国基于生态风险的污染土壤筛选值的建立和生态风险评估研究。     

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。     

湿地生态风险评价中生物完整性指数研究进展

湿地是陆地与水域之间的过渡地带,是地球上生产力最高的生态系统。湿地生态风险评价的实际应用将使人们更好地理解物理、化学和生物风险源如何影响湿地,并为湿地管理提供科学支撑,这就要求确定湿地生态健康评价指标的完整性。生物完整性指数以环境生态毒理学数据为依据,是进行生态系统健康风险评价的最有力工具。大中型无脊椎动物作为易选择的分类群,可用于湿地评估的生物完整性指数的建立,土壤动物特别是线虫类群作为湿地土壤和水环境健康评价的指示生物具有广阔前景。通过线虫分子毒理学等研究方法,可优化出生物完整性指数体系,建立扰动背景下的湿地生态风险评价模型,为湿地污染的监测、防控和修复,提供理论依据和实践方法。     

The potential ecological risk of soil trace metals following over five decades of agronomical practices in a semi-arid environment

The concentration and potential ecological risk of Mn, Zn, Cu, and Cd in the surface soils (0–30?cm) belonging to 12 soil profiles and 4 soil types (Vertisols, Chernozems, Calcisols, and Cambisols) from the cultivated soils and the corresponding uncultivated soils were investigated. Long-term cultivation caused a considerable build-up diethylene-triamine pentaacetic acid (DTPA)-extractable Mn (7–55%), and Cd (12–31%) as well as the total form of Zn (3–14%), Cu (8–25%), and Cd (33–78%) in all soil types. Following long-time cropping, total Zn (mean?=?73?mg?kg^?1), Cu (mean?=?33?mg?kg^?1), and Cd (mean?=?3.14?mg?kg^?1) and DTPA Zn (mean?=?1.2?mg?kg^?1) and Cu (mean?=?2.44?mg?kg^?1) were below their maximum allowable limits. However, the average amount of DTPA Cd in the tilled soils (min?=?0.4, max?=?0.75, mean?=?0.55?mg?kg^?1) was above its maximum permissible limit mainly due to the over application of phosphate fertilisers and the pesticides. Considering the potential ecological risk (RI) assessment of the cultivated soils (min?=?44, max?=?70, mean?=?54), the soil types were categorised as low (RI?≤?50) to moderate (50?相似文献   

贵州省典型矿区土壤重金属污染对蚯蚓的毒性效应评估

选取我国贵州省某矿区典型的重金属复合污染土壤开展28 d慢性毒性暴露试验,以蚯蚓体内2种抗氧化酶活性——过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)、8-羟基脱氧鸟苷(8-ODHG)和金属硫蛋白(MT)含量为生物指标,评估了以上生物指标与土壤重金属含量的相关性,探讨该研究方法用于矿区土壤重金属生态风险评估的可行性。结果表明,CAT和SOD在暴露周期内均出现先诱导后抑制的动态响应过程,表明蚯蚓通过提高CAT和SOD的活性来清除机体因污染胁迫而产生的自由基,以适应环境变化,在毒性缓解后,蚯蚓体内代谢产物的积累抑制了抗氧化氢酶活性,CAT和SOD活性下降并趋于稳定。暴露于重金属污染亚致死浓度时,蚯蚓体内的8-OHDG含量随着暴露时间的延长显著降低,随着暴露浓度的增加,损伤存在由低到高的转变。在28 d暴露周期内,蚯蚓体内MT在重金属胁迫下发挥了解毒作用,MT含量在蚯蚓暴露后第7天增加,随后逐渐降低。本文基于生物毒性试验综合评估了矿区典型重金属污染土壤的生态风险,研究结果对指导重金属复合污染土壤的修复与再利用具有重要意义。     

Spatial health risk assessment and hierarchical risk management for mercury in soils from a typical contaminated site,China

Due to rapid urbanization and the implementation of ecological civilization construction in China, many industrial factories have been closed or relocated. Therefore, numbers of contaminated sites were generated with contaminated soils which may pose a risk to receptors living nearby. This study presented a spatial health risk assessment and hierarchical risk management policy making for mercury (Hg) in soils from a typical contaminated site in the Hunan Province, central China. Compared with the second class value (0.3 mg/kg) of the Chinese Environmental Quality Standard for Soils, the mean concentrations of Hg in the three soil depths exceeded the second class value. The non-carcinogenic risk of Hg probably posed adverse health effects in 41, 30 and 36 % of the surface soil, the moderate soil and subsoil, respectively, under a sensitive land scenario. The non-carcinogenic risk temporarily posed no adverse health effects in most areas under an insensitive land scenario except for the area around sampling site S29. Spatially, the central, southwest and northeast parts of the contaminated land under a sensitive land scenario should be regarded as the priority regions. For non-carcinogenic effects, the exposure pathways that resulted in the higher levels of exposure risk were ingestion and inhalation of vapors, followed by dermal contact and inhalation of particles. A risk-based integrated risk management policy including the hierarchical risk control values for different soil depths and the calculated remediation earthwork was proposed with consideration of the cost-benefit effect for the related decision-makers.     

污染场地中有机氯农药对土壤原生动物群的影响

有机氯农药污染土壤对生态环境具有潜在的风险。采集某废弃农药厂污染场地的土壤样品,测定了土壤的理化性质,以及典型有机氯农药滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)的残留浓度,并对土壤中原生动物的组成和数量进行了分析。结果显示,农药厂区域的土壤中原生动物的组成结构为:鞭毛虫和肉足虫为优势类群,纤毛虫为稀有类群。土壤理化性质与原生动物数量的相关性分析表明,总氮含量与鞭毛虫、纤毛虫数量和原生动物总数量呈显著正相关,总磷含量与肉足虫数量呈显著正相关。同时,农药厂区域土壤中的原生动物数量较对照区显著减少,污染场地中长期残留的有机氯农药对原生动物有明显抑制作用。     

Stabilization treatment of contaminated soil: a field-scale application in Shanghai,China

Stabilization is one of the best demonstrated available technologies for treating toxic pollutants in soils and has been used worldwide but is rarely used for treatment of contaminated sites in China despite many bench-scale studies. Here, a field-scale application of stabilization treatment in Shanghai, China was summarized to demonstrate the whole engineering process and the key technical issues regarding stabilization of contaminated soil. A site contaminated with arsenic (As) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), formerly used as a lighting plant in Shanghai, was chosen as the demonstration site. Stabilizing measures were taken to treat the contaminated soil to reuse the site for residential purposes. The whole engineering remediation process consisted of phase I environmental site assessment (ESA) and phase II ESA, quantitative human health risk assessment, remediation alternatives evaluation, bench-scale testing, remedial design, engineering implementation, and post-remediation assessment. A third party conducted evaluation monitoring indicated desirable results were achieved via the stabilization treatment. In addition, some technical obstacles related to soil stabilization treatment were discussed, including soil quality evaluation, stabilization effectiveness validation, and soil reuse assessment.