土壤中铜和镍的植物毒性预测模型的种间外推验证

在基于物种敏感性分布法推导土壤金属生态阈值过程中,利用毒性预测模型对来源于不同土壤的毒理学数据进行归一化处理可消除土壤性质差异的影响,但目前建立的毒性预测模型仅限于少数物种。本研究通过比较土壤中小白菜、西红柿和大麦的铜和镍的毒性预测模型应用于其他高等植物的预测效果,以及归一化前后各物种毒性阈值的种内变异程度,考察了土壤中铜和镍的植物毒性预测模型种间外推的可行性和适用范围,解决了铜和镍土壤生态阈值导出过程中的方法学问题。土壤中镍对小白菜的毒性预测模型能较好地预测芥菜和青椒的镍毒性阈值,利用该模型对芥菜和青椒在不同土壤中的镍毒性阈值进行归一化后亦能显著降低其种内变异,其种内变异系数分别从1.18和1.25降至0.31和0.06;但将镍对小白菜、西红柿和大麦的毒性预测模型应用于莴笋和莴苣的毒性阈值预测时,在pH<6.0的酸性土壤中其预测值均小于实测值,其实测值与预测值的比值在3.2到6.8之间。对小麦、黄瓜和青椒的铜毒性阈值而言,小白菜模型预测效果优于西红柿和大麦模型。利用西红柿模型归一化黄瓜铜毒性阈值,其毒性阈值的种内变异系数从0.83降至0.14。大麦的铜毒性预测模型能较准确地预测水稻、洋葱、芥菜、包菜和萝卜的毒性阈值,且这5个物种的铜毒性阈值经大麦模型归一化后其种内变异均显著降低。本研究结果可为土壤中铜和镍的植物毒性预测模型的种间外推提供科学依据。     

铜和镍对大麦根伸长的联合毒性研究

重金属的复合污染在环境污染中普遍存在,所以复合污染的联合毒性研究对于准确评价重金属污染有着重要的意义.本论文以大麦根伸长为研究对象,探索了铜(Cu)和镍(Ni)对大麦根伸长的联合毒性.基于Cu-Ni混合物的剂量-效应曲线,运用扩展的浓度加和(CA)与独立作用(RA)两个模型对不同浓度组合的Cu-Ni混合物的交互作用及联合毒性进行预测.结果表明,扩展的CA和RA模型均能较好地预测Cu-Ni混合物对大麦根伸长的联合毒性,低剂量的Ni能缓解Cu对大麦根伸长的毒性作用,但是低剂量的Cu对Ni的生物毒性没有显著影响.研究阐明了Cu、Ni复合作用对大麦根伸长联合毒性的效应机理.     

农用污泥中铜的生态安全阈值研究

本论文采用污泥和土壤外源铜的活性差异系数法研究了农用污泥中铜的生态安全阈值。首先通过比较确定不同土壤条件下污泥中铜和水溶性铜的活性差异的系数,然后利用系数法得到相应土壤条件下污泥铜HC5值(即能够保护95%物种的浓度),并建立了土壤理化性质参数与污泥铜HC5值的量化关系和预测模型。最后与我国现行污泥农用标准值进行了比较,提出了修改建议。结果表明,土壤中来源污泥的铜活性均值约为来源水溶性盐的40%左右。土壤阳离子交换量(CEC)是影响土壤中污泥源铜的毒性的主控因子,可影响污泥铜HC5值变异的84.6%,而土壤pH值和有机碳含量(OC)分别可影响污泥铜HC5值变异的8.4%和1.8%。基于土壤pH、OC和CEC的三因子模型进行预测优于基于土壤pH和CEC的两因子模型,其相关性达到94.8%。与模型预测值相比,我国现行污泥农用标准GB4284-84与CJ/T309-2009中对铜限值的规定均存在着不同程度的保护不足或保护过度问题。     

农田土壤中铜的来源分析及控制阈值研究

农田土壤重金属污染直接危及到生态安全、食品安全和人体健康.从源头上控制农田土壤重金属污染是农业可持续发展和保障农产品质量安全的首要措施.本文采用物质流分析法与情景分析法,以水稻(双季稻、单季稻)、小麦-玉米、蔬菜(叶菜、根菜和果菜)的产地农田生态系统为研究对象,研究农田土壤中重金属铜的输入途径(大气沉降、磷肥、有机肥以及灌溉水)和输出途径(籽粒/可食部位、秸秆/残余物以及地表排水),并通过文献查阅和采样分析建立数据库,在平衡分析基础上为了保障100年土壤铜累积不超过设定的情景水平,当土壤铜背景值含量分别增加50％,100％和150％时,推导出磷肥、有机肥以及灌溉水的重金属含量安全阈值,磷肥中铜含量应控制在65～175 mg·kg-1范围内;畜禽粪肥中铜含量应控制在35～95 mg· kg-1范围内.灌溉水质标准应控制在40～70 μg·L-1范围内.这将为我国农产品产地安全管理和源头预防控制,保障我国农产品质量安全提供一定的技术指导作用.     

西红柿镍毒害的土壤主控因子和预测模型研究

选取我国有代表性的17种土壤,运用生态毒理学方法研究了土壤中外源镍(Ni)对西红柿的毒性,结果发现土壤中外源Ni对西红柿的生长毒性主要受土壤pH值、有机碳含量的影响.在供试淋洗(使用模拟的人工雨水滤洗定量的土壤样品)和非淋洗土壤中,Ni对西红柿生物量50%抑制的毒性阈值(EC50)范围分别从11mg·kg-1到932mg·kg-1和从7mg·kg-1到2055mg·kg-1,其最大值和最小值比例分别达到了85和294倍.土壤pH值是土壤中Ni对西红柿生长毒性的主控因子,进一步引入土壤有机碳因子时,淋洗和非淋洗土壤理化性质和EC50之间回归方程的决定系数R2由0.853和0.743分别提高到了0.925和0.824.利用土壤性状(土壤pH值、有机碳含量)可以较好地预测土壤中外源Ni对西红柿生长的毒性阈值.     

几种典型土壤中铜对赤子爱胜蚓的毒性差异比较研究

土壤污染物基础生态毒理数据是开展污染土壤生态风险评价和构建土壤生态筛选基准的重要依据.以湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和经济合作与发展组织(OECD)推荐的人工土壤为测试介质,按照国际标准化组织(ISO)颁布的测试方法,研究了铜在4种不同土壤中对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性和慢性毒性.结果表明,铜在4种不同类型土壤中对赤子爱胜蚓的毒性效应差异较大,在湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和人工土壤中的半致死浓度(14d LC50)分别为134.4、557.7、715.2和867.0mg·kg-1;赤子爱胜蚓体重对较低浓度铜污染响应相对不敏感,而较高浓度铜污染(接近引起蚯蚓死亡的高浓度)则可导致蚯蚓体重显著降低;铜对赤子爱胜蚓生殖(产茧量)的影响较为明显,其在湖南红壤、北京潮土、吉林黑土和人工土壤中对蚯蚓产茧量产生50%抑制作用的有效中浓度(28d EC50)分别为58.2、140.1、258.9和150.4mg·kg-1,无可见效应浓度(NOECs)分别为50、50、200和100mg·kg-1.鉴于我国土壤类型的多样性十分丰富,不同地区土壤性质差异较大等特点,在制定土壤筛选基准时需考虑污染物在不同土壤中生物有效性与毒性的差异。     

杀虫双对土壤磷酸酶的毒性效应

采用模拟方法，对碱性、中性和酸性3类磷酸酶的杀虫双毒性效应进行了研究。结果显示：杀虫双强烈抑制碱性和酸性酶活性，达到了极显著负相关，表明酸性磷酸酶活可表征土壤杀虫双污染的程度；而中性磷酸酶对杀虫双的反应较为迟钝，生态毒性也较弱；不同生态区土壤的酶特征截然不，土和红壤中的主导酶类分别是碱性和酸性磷酸酶，揭示出生态环境对土壤酶特征具有决定性的影响。图2表4参6     

铜的植物毒性与植物蓄积的关系

重金属是一类重要的环境污染物,铜是其中毒性大、分布广的一种。本文介绍了铜对植物的毒性与植物蓄积之间的关系,认为植物对铜的蓄积部位和络合方式能极大地影响铜的毒性。过量的铜能影响细胞膜的透性和细胞内酶系统的活性,影响光和色素的合成及光合作用过程。细胞壁是植物蓄积铜的重要部位;植物体内的络合物质能在细胞内将铜络合而解毒。     

菜园土壤铜吸附--解吸特性的研究

研究了菜园土壤铜的吸附—解吸特性。结果表明 ,3种菜园土壤吸附 Cu2 的量均随平衡液中Cu2 浓度的增加而增大 ,可用 L angmuir方程和 Freundlich方程来描述。由 Langmuir方程求得的菜园土壤对 Cu2 的最大吸附量和最大缓冲容量的大小顺序为 :黄松土 >江涂土 >粉泥土 ,菜园土壤对 Cu2 的解吸量和解吸率均随其吸附量的增加而增加 ,吸附量与解吸量之间呈显著或极显著线性正相关。     

基质诱导硝化测定的土壤中锌的毒性阈值、主控因子及预测模型研究

选取我国有代表性的16种土壤,通过基质诱导硝化(SIN)的方法,研究了淋洗与未淋洗处理后,土壤中外源Zn对不同土壤潜在硝化速率(PNR)的影响.结果表明:在未淋洗处理土壤中Zn毒性的EC50(使PNR降低至对照一半土壤中Zn的浓度)值的范围为197～1 874 mg·kg-1,相差近9.51倍;总体而言,土壤pH、有机碳及粘粒含量的提高可以降低土壤中Zn的毒性.偏相关分析结果表明,影响土壤中Zn对潜在硝化速率抑制作用的主要因子依次为土壤pH、有机碳含量及粘粒含量;淋洗处理明显提高了土壤中外源Zn的毒性阈值浓度,在不同土壤中,淋洗因子(定义为淋洗后的土壤Zn毒性的EC50与非淋洗EC50的比值)     

土壤铜植物毒害的不同评价终点和室内外测定差别研究

本论文对山东陵县、湖南祁阳和浙江嘉兴3种性质差异较大的土壤上进行的室内外的土壤外源铜(Cu)的植物毒性试验结果进行了比较。结果发现3种室内评价终点(大麦根长、西红柿和小白菜苗期生物量)和田间植物(玉米、小麦、水稻和油菜产量)对土壤中Cu毒性的敏感性存在较大的差异。大麦根伸长和小白菜生物量法高估了土壤中Cu对田间小麦、玉米和水稻产量的毒害,而室内西红柿生物量法则低估了土壤中Cu对田间小麦、玉米和水稻产量的毒害。小白菜和田间油菜的敏感性接近,可以用室内小白菜苗期生物量作为土壤中Cu对田间油菜产量毒性评价的植物。当采用相同植物比较时,陵县小麦、祁阳玉米和嘉兴油菜的室内苗期值可以作为土壤Cu对相同田间植物产量的毒害作用(EC_(10))的评价指标。但是,室内苗期毒害指标会低估Cu对田间祁阳小麦和高估嘉兴水稻的毒害作用,说明土壤Cu植物毒害室内外测定的差别受土壤和植物的影响。     

我国土壤中重金属铜的生物配体模型的建立与应用

关于重金属污染的风险评价及其预测模型日益成为环境领域的研究热点。近年来,一种用于预测和评价环境中重金属生物毒性的机理性模型一生物配体模型(BLM)被广泛应用于水体及陆地生态系统。本研究以我国土壤的陆地生物配体模型(TBLM)建构为目标,以土壤溶液系统为媒介,通过17种土壤上重金属铜离子与大麦根长的相互作用关系,发现了土壤中Cu-TBLM的主要影响因素为Cu~(2+)、CuOH~+、Mg~(2+)以及铜离子与大麦根系表面的专性结合能力。基于模型大麦根长预测值与实测值之间的相关关系,通过数学拟合功能求得TBLM中各参数值为logK_(CuBL)=4.87、logK_(CuOH)+=7.62、logK_(MgBL)=1.91、f~(50%)=0.103、β=1.09。本研究所得到的TBLM模型能很好地预测我国土壤中铜对大麦根长的毒害程度,预测值与实测值的相关性达到了90%。本研究结果不仅可以为我们降低重金属离子生物有效性提供有力的理论借鉴,更对我国土壤环境质量保护和长期良性可持续发展具有重要意义。文160余篇。     

不同类型土壤中外源镍对赤子爱胜蚓的急性毒性

按照国际标准化组织(ISO)颁布的蚯蚓毒性试验方法,研究了镍离子在我国13种典型土壤中对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性,发现镍离子在不同类型土壤中对蚯蚓的半数致死浓度(LC50)变化范围为243.8-1970.6 mg·kg-1,镍离子在不同土壤中的毒性大小顺序为:湖南红壤＞重庆紫壤＞江西红壤＞河...     

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 fimearia)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(7 d)分别为4 777和2 219 mg·kg-1,慢性毒性的EC50(28 d)分别为0.13和0.05 mg·kg-1.此外,PFOS对两种跳虫回避行为影响的EC50(48 h)分别为0.51 mg·kg-1(F.candida)和0.31 mg·kg-1(F     

癌症与土壤环境中Sn元素的关系

利用土壤环境资料中关于锡元素的32335个数据,癌死亡调查资料787080例,研究了胃癌、食管癌、肝癌、宫颈癌、肺癌、大肠癌、白血病、鼻咽癌、乳腺病死亡率与人鲜生活区土壤环境中锡元素的关系,结果表明。食管癌死亡率与生活区土壤中锡元素质量分数的相关性显著,肝癌、宫颈癌、鼻咽癌死亡率与生活区土壤中锻元素质量分数的相关性极显著,而胃癌、肺癌、大肠癌、白血病、乳腺癌死亡率与生活区土壤中锡元素质量分数的相共性下显著。