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.      

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.      

铅对赤子爱胜蚓抗氧化酶活性的影响

研究了老化和未经老化土壤中Pb(NO₃)₂对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)体内SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)活性的影响. 结果表明:在测试范围(w〔Pb(NO₃)₂〕为200~1000 mg/kg)内,Pb(NO₃)₂对蚯蚓体内3种抗氧化酶的活性均有显著性影响. 暴露于未经老化土壤1、14、21d时,蚯蚓体内SOD和CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而降低,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这2种抗氧化酶活性均降低了约40%. POD活性除第1、3天在高w〔Pb(NO₃)₂〕中显著变化外,其他暴露时间、暴露水平中均无显著性变化. 暴露于老化(28d)土壤1d后,蚯蚓体内SOD、POD、CAT活性均随土壤中w〔Pb(NO₃)₂〕的增加而升高,高w〔Pb(NO₃)₂〕下,与对照组相比这3种抗氧化酶活性分别升高了359%、147%和233%;然而,随着暴露时间的延长,3种抗氧化酶活性又呈显著降低趋势. 总体上,蚯蚓体内CAT和SOD活性变化趋势基本一致. 研究显示,土壤老化对铅毒性产生了影响,因此在进行毒性试验时应予以考虑.      

老化土壤中铅对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响

采用赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为测试生物,人工土壤为测试介质,Pb(NO3)2为土壤污染物,研究土壤老化对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响.结果表明,与对照组相比,污染土壤中赤子爱胜蚓体重随土壤中Pb(NO3)2浓度的升高呈现降低的趋势.Pb(NO3)2在人工土壤中老化0、7、28和84 d后,不同老化时间,Pb(NO3)2抑制赤子爱胜蚓的生长也不相同,影响最明显的是1 000 mg·kg-1和1 500 mg·kg-1试验组.不同老化时间的Pb(NO3)2对赤子爱胜蚓繁殖的影响有很大差异,其产茧量的半数有效浓度(EC50)分别为1 085.10、1 163.32、1 666.86和1 606.94 mg·kg-1;幼蚓孵化量的EC50分别为700.01、703.88、1 031.34和1 017.89 mg·kg-1.Pb(NO3)2在人工土壤中经过不同老化时间后,其对赤子爱胜蚓生长及繁殖的影响有很大的差异,这种差异影响到对土壤Pb(NO3)2污染的毒性评估,因此,进行Pb(NO3)2毒性试验时应考虑其在土壤中的老化作用.此研究结果可为老化土壤中污染物的生态风险评估以及土壤环境质量标准的制定提供科学依据.     

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.     

赤子爱胜蚓对3种污染土壤中Zn及Pb的活化机理研究

以褐土、潮棕壤和酸性棕壤为供试土壤,分别加入100,200和400 mg/kg的w（Zn）或200,400和800 mg/kg的w（Pb）用于模拟污染土壤,通过培养试验,研究了赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）对3种土壤中Zn及Pb的活化机理.结果表明:蚯蚓活动显著提高了酸性棕壤和潮棕壤中Zn及Pb处理和褐土中Pb处理的pH;显著降低了褐土中添加w（Zn）为100和200 mg/kg 处理的pH.蚯蚓活动显著提高3种土壤中w（DOC）.蚯蚓活动显著提高了潮棕壤中DTPA提取态w（Pb）〔DTPA-w（Pb）〕,对DTPA提取态w（Zn）〔DTPA-w（Zn）〕的影响不大;显著提高了酸性棕壤分别添加w（Zn）及w（Pb）为200和400 mg/kg处理中土壤DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）;对褐土添加w（Zn）低于400mg/kg和添加w（Pb）低于800 mg/kg的处理中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）的影响不明显.蚯蚓粪中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）显著高于土壤,Zn的活化率在52%以上,Pb的活化率在47%以上;而土壤中Zn的活化率低于8%,Pb的活化率低于23%.3种供试土壤中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）与土壤pH均呈线性负相关关系,与土壤w（DOC）和蚯蚓粪中DTPA-w（Zn）及DTPA-w（Pb）均呈线性正相关关系.蚯蚓通过肠道消化和养分富集提高土壤中Zn及Pb的活性,是提高土壤中重金属生物有效性的重要机制之一.      

类二 多氯联苯对赤子爱胜蚓生理活性的影响

通过人工土壤法,研究0.1, 1, 10, 100, 1000μg/kg类二 多氯联苯暴露浓度对赤子爱胜蚓 (Eisenia fetida)抗氧化酶(SOD酶、CAT酶和GST酶)、抗氧化分子(GSH)、氧化损伤物(MDA)等生理活性指标在第2, 7, 14, 28d时的影响.结果显示,类二 多氯联苯刺激赤子爱胜蚓生理活性显著增加(P<0.05),可诱导蚯蚓抗氧化系统应答启动;不同暴露时间下,受试物浓度与蚯蚓生理活性的相关性分析显示,蚯蚓不同生理活性指标对受试物的最佳响应时间不同, Cu-Zn SOD响应最早(7d), SOD, CAT, GSH, MDA次之(14d), GST响应最迟(28d);在最佳响应时间下,受试物暴露浓度对数与生理活性值对数均存在显著的剂量-效应关系(P <0.001)     

土壤锑胁迫下赤子爱胜蚓在个体和细胞水平的毒性效应

随着锑(Sb)矿的开采,Sb及其化合物对矿区周围生物暴露风险增大,Sb污染研究在国内外日益受到重视. 为阐明矿区Sb污染土壤对周边生物的毒性效应,本文通过向人工土壤添加焦锑酸钾(KSbO₆H₆)模拟受污染土壤,分别探究了Sb对土壤无脊椎模式生物——赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)存活、Sb富集、总蛋白、抗氧化系统酶、丙二醛(malondialdehyde, MDA)的影响,并利用生物标志物响应指数(biomarker response index, BRI)对Sb胁迫下蚯蚓的毒性效应进行综合评价. 结果表明:①蚯蚓死亡率与土壤Sb浓度和暴露时间剂量效应关系明显,经计算蚯蚓56 d LC₅₀为4 380.37 mg/kg. ②蚯蚓对Sb仅有少量吸收,最高处理组(12 800 mg/kg)在暴露56 d后Sb富集量仅为213 mg/kg. ③超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化物酶(peroxidase, POD)、MDA在暴露28 d内呈现先升高后降低的倒“U”型变化,过氧化氢酶(catalase, CAT)总体呈现“上升—下降—上升—下降”的变化趋势;总蛋白随时间和处理水平增加呈现不断下降趋势. ④在暴露期间共计24个含Sb处理组中,20个处理受到中等及以下水平健康影响,仅有4个处理组BRI小于2.5,属于严重健康影响. 研究显示,总蛋白、SOD、CAT、POD、MDA均对Sb比较敏感,Sb对赤子爱胜蚓的毒性效应不强,该研究结果可为我国土壤Sb污染提供关键毒理学数据.      

赤子爱胜蚓对不同浓度四溴双酚A代谢的急性与亚急性毒性响应

运用核磁共振一维氢谱研究不同浓度四溴双酚A(TBBPA)急性暴露与亚急性暴露对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的代谢影响.通过设置不同剂量TBBPA进行急性暴露和亚急性暴露,运用正交偏最小二乘投影分析法(OPLS)比较急性和亚急性暴露下蚯蚓的代谢差异,研究蚯蚓代谢水平与暴露剂量的关系,以找出差异代谢物作为TBBPA毒性效应的代谢标志物.结果表明,急性暴露和亚急性暴露均能很好地区分不同剂量染毒组间的代谢差异,且TBBPA暴露剂量越大,蚯蚓体内代谢与空白组的差异越大.急性暴露和亚急性暴露后,亮氨酸、赖氨酸和甜菜碱等代谢物剂量随TBBPA剂量增加的变化趋势是一致的,亚急性暴露中的变化幅度大于急性暴露.TBBPA暴露剂量为100 mg·kg~(-1)时,赤子爱胜蚓受到毒害作用,体内代谢物变化显著,代谢平衡遭到破坏,差异代谢物对毒性效应的指示作用比较敏感.甜菜碱、亮氨酸和赖氨酸可作为标志性代谢物揭示TBBPA对赤子爱胜蚓在渗透压调节、能量供给以及免疫功能方面的毒性效应,为进一步探索TBBPA毒性机理提供理论基础.     

草甸棕壤对~(210)Pb(Pb)、~(210)Bi的吸附和pH的影响

根据土壤中几种无机配位体浓度,推算了Pb不同沉淀形式所对应的浓度,并将其与~(210)Pb示踪实验测量值对比,证明土壤中Pb主要是以磷酸盐形式存在。~(210)Bi和Pb共沉淀后被土壤吸附。pH对土壤~(210)Pb(Pb)、~(210)Bi、吸附影响曲线形状相似。土壤Pb和~(210)Bi分别在pH值为5和2.6时解吸。测定了土壤—水系统中~(210)Pb和~(210)Bi的分配系数,分别为(0.5—0.6)×10~3和(0.3—3.0)×10~4。     

2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚与镉(Ⅱ)联合暴露对水生生物急性毒性的影响及生态风险评估

为探究消毒副产物(DBPs)与其他物质联合暴露对水生生物的影响,选取一种新型芳香族消毒副产物-2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚(DBNP)和一种典型重金属离子-镉(Ⅱ)(Cd²⁺)为模型化合物,研究了其单独和联合暴露条件下对斜生四链藻、大型溞、稀有鮈鲫的急性毒性,并评估了其单独及联合暴露情况下的生态风险.结果表明:DBNP对大型溞、稀有鮈鲫的急性毒性值小于1mg/L,属于全球化学品统一分类和标签制度中极毒类物质(Ⅰ类).DBNP与Cd²⁺联合暴露对三测试物种均表现拮抗效应.基于浓度加和假设的联合风险商值法会高估具有拮抗作用的联合暴露风险.采用证据权重法修正的联合风险商值法可正确评估具有拮抗作用的联合暴露风险.     

植烟土壤和烟叶中PAEs的暴露特征及健康风险

为评估贵州东部烟区烤烟种植和管理过程中邻苯二甲酸酯(PAEs)对人体的健康风险,文章对采集的土壤和烟叶样品中6种PAEs进行定量检测,分析其暴露特征,并评估其对烟农造成的健康风险。结果表明：土壤和烟叶中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)、邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二辛酯(DNOP)的平均含量分别为0.07、0.05、0.69、0.03、5.59、0.02 mg/kg和0.05、0.04、0.54、0.05、0.98、0.03 mg/kg,土壤-烟叶体系中,致癌性的BBP和DEHP最高值分别达0.13和14.31 mg/kg。在土壤中PAEs经口(Ingest)、皮肤接触(Dermal)和呼吸(Inhale)的非致癌摄入量分别为1.28～25.89、0.51～10.33和1.88×10^-4～3.81×10-3ng/(kg·d),在烟叶中分别为0.89～6.22、0.35～2.48和1.31×10^-4～9.15×10-4ng/(kg·d)。而...     

几种土壤铁锰结核对Cr(Ⅲ)的氧化特性(Ⅰ)--氧化锰矿物类型与吸附态离子的影响

用X射线光电子能谱、氧化还原平衡等技术，研究了我国几种土壤铁锰结核对Cr（Ⅲ）的氧化特性，结果表明：供试土壤铁锰结核中的锰为＋3、＋4价态，黄棕壤（N2－1）、黄褐土（N4－1）、砂姜黑土（5-1)铁锰结核中氧化锰矿物对Cr（Ⅲ）的最大氧化量分别为627．1、723．6、478．6mmol/kg(MnO2），其中水钠锰矿／锂硬锰矿组合对Cr（Ⅲ）的氧化量化钙锰矿／锂硬锰矿组合的大；对Cr（Ⅲ）的是分率随Pb吸附量的增加而降低至稳定，随Cd、离子吸附量增大的变幅较小，土壤铁锰结核中的氧化锰矿物对Cr （Ⅲ）的氧化量与氧化锰矿物类型、锰的价态、吸附态阳离子种类及表面位点亲和性等因素有关。     

全氟辛烷磺酸对赤子爱胜蚓的抗氧化酶、代谢酶和DNA损伤的影响

非致死浓度下全氟辛烷磺酸(PFOS)对土壤生物的毒性作用研究在国内外鲜见报道.因此,本文采用人工土壤培养法,通过亚急性试验,研究了PFOS对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生长抑制、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、过氧化氢酶(CAT)及DNA损伤的影响.结果表明,PFOS暴露急性期和亚急性期,非致死浓度PFOS显著抑制蚯蚓生长(p=0.000),生长抑制率随着暴露浓度、暴露时间的增大而逐渐增大,42 d时250 mg·kg^-1处理组的生长抑制率最大(55.86%).PFOS暴露急性期和亚急性期,非致死浓度PFOS对GST和CAT活性没有显著性影响(GST:p=0.067;CAT:p=0.123),采用GST和CAT酶活性评价非致死浓度PFOS对蚯蚓的生态毒性时,需要参考其他指标进行综合分析.PFOS暴露急性期,非致死浓度PFOS可致体腔细胞DNA损伤;PFOS暴露亚急性期,体腔细胞DNA损伤随着暴露时间的增加而逐渐得到恢复.     

氧化木糖无色杆菌(Achromobacte rxylosoxidans)LAX2对Cu、Pb和Cd复合污染土壤的生物矿化修复研究

我国土壤重金属复合污染较为突出,是目前亟待解决的土壤环境问题之一.本文研究了一株氧化木糖无色杆菌LAX2对Cu、Pb和Cd共存体系的生物矿化作用及其复合污染土壤的矿化修复作用.结果表明,菌株LAX2的发酵液、无菌发酵液和菌体细胞对3种重金属的去除能力大小顺序均为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+).X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱和能谱分析表明,3种重金属共存时菌株LAX2发酵液可诱导形成PbCO_3和CdCO_3晶体,而Cu不能单独成矿,混合矿物晶体呈长杆状.菌株LAX2发酵液能够明显降低黑钙土和白浆土中Cu、Pb和Cd的有效态含量,矿化修复30 d后,黑钙土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了48.0%、71.4%、62.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd的有效态含量分别降低了42.0%、63.2%、53.6%;碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量明显增加,可交换态和有机物结合态含量明显降低.矿化修复后的土壤中重金属的浸出毒性随修复时间的增长而降低,黑钙土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了90.3%、93.2%、92.8%,白浆土中Cu、Pb、Cd浸出量分别降低了82.5%、86.1%、84.3%.以上结果说明,菌株LAX2可通过碳酸盐矿化作用固定土壤中的复合重金属,且在相同条件下对黑钙土的修复效果好于白浆土.     

农地土壤重金属Pb和Cd有效性测定方法的筛选与评价

作物重金属累积主要受土壤中重金属有效性的制约,由于土壤种类和污染特征的差异,目前尚无公认的有效态测定方法.为筛选建立适宜土壤铅(Pb)和镉(Cd)有效性评价的方法,本文选择重庆市4种性质差异较大的典型农地土壤:酸性紫色土、中性紫色土、石灰性黄壤和钙质紫色土,系统比较了氯化钙(CaCl2)、醋酸铵(NH4OAc)、盐酸(...     

三种植物对铅锌尾矿土壤Pb、Zn和Cd的吸收特性

以铅锌尾矿土壤为栽培基质,采用盆栽试验的方法,研究了玉米、大豆和银合欢对Pb、Zn和Cd的吸收特征。结果表明:(1)地上部Pb和Cd含量分别以银合欢和大豆较大,为(124.4±6.7)和(9.95±0.78)mg/kg;Zn含量以玉米和大豆较大,为(126.0±5.5)和(119.5±5.7)mg/kg。地下部Pb和Zn含量均以大豆最大,分别为(722.5±94.0)和(481.0±46.0)mg/kg;Cd含量以大豆和银合欢较大,为(12.14±0.37)和(11.15±0.47)mg/kg。(2)植物地上部和地下部对Pb、Zn和Cd的吸收量以玉米最大,大豆次之,银合欢最小。(3)三种植物对Pb、Zn和Cd的富集系数和位移系数,以及对Pb和Zn的转运量系数均小于1;玉米和大豆对Cd的转运量系数大于1,银合欢对Cd的转运量系数接近1;三种植物对尾矿土壤Pb、Zn和Cd的净化率极低。(4)三种植物的富集系数、位移系数、转运量系数和净化率均为CdZnPb,表明Cd更易被三种植物吸收和转运到地上部。     

离子交换树脂吸附Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的研究

采用静态法和动态法对阳离子交换树脂吸附Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的行为进行了研究。考察了pH值、流速、吸附时间等条件对吸附效果的影响,优化了树脂洗脱再生的最佳条件。实验结果表明,732型强酸阳离子交换树脂能够有效地吸附废水中的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)。对比两种交换方式,动态法具有操作简单、效率高、可连续运行等特点,具有较高的实用价值。     

纳米TiO2协助下As(Ⅲ)在可变电荷土壤中的光催化氧化和吸附

环境中As(Ⅲ)的毒性和活动性均大于As(Ⅴ),将As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ)有利于砷的固定.为此使用自制的光催化装置,采用一次平衡法研究了纳米TiO₂协助下As(Ⅲ)在土壤悬液体系中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附.结果表明,As(Ⅲ)的光催化氧化量随TiO₂的加入量和光照时间的增加而增加,当TiO₂的加入量为1.0 g·L^-1,光照时间为90 min时As(Ⅲ)可以达到很好的转化效果.As(Ⅲ)在土壤中的光催化氧化及土壤对氧化产物的吸附增加了水体中砷的去除量,在Fe/Al氧化物与TiO₂体系中也观察到类似的效应.实验结果还表明γ-Al₂O₃也可诱导As(Ⅲ)的光催化氧化.