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．     

甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的生态效应

研究了有机磷农药甲基对硫磷长期污染对土壤微生物的影响,结果表明:污染土壤中细菌、放线菌、真菌数量变化不大,自生固氮菌和反硝化细菌数量减少,氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌数量有所增加;与对照土壤相比,污染土壤呼吸作用下降29.93%,而氨化作用和硝化作用则增强。1g对照土壤(以干土计)中微生物总DNA提取量为(13.01±1.91)μg,污染土壤中则为(12.23±1.36)μg。     

多壁碳纳米管对土壤微生物的生态毒理效应

以多壁碳纳米管为研究对象,从生化作用、酶活性、微生物数量和群落结构4个方面系统评估其对土壤微生物的影响。设置两组实验,分别为碳纳米管组和对照组。对于碳纳米管组,按1mg碳纳米管·g-1土的浓度将多壁碳纳米管与土样均匀混合,对照组中不加入多壁碳纳米管。定期(每28d)取样测定两组土壤中的各项生态毒理指标。近5个月的实验结果显示,不同指标对多壁碳纳米管的响应不同。土壤呼吸作用初期受抑制但后期恢复,氨化作用初期被促进但后期被抑制,脱氢酶活性发生增强和抑制两次波动,荧光素二乙酸酯酶活性在整个实验期间一直被抑制,微生物量出现先减少后增加再减少的规律,群落结构在实验初期和后期均有较大变化。总体上,多壁碳纳米管对土壤微生物表现了一定的生态毒性,但除荧光素二乙酸酯酶活性外,各毒理效应在统计意义上并不显著(0.05水平)。     

2-烯丙基苯酚的土壤微生物生态效应

研究了2-烯丙基苯酚对北京褐土土壤微生物活性的影响，结果表明：2-烯丙基苯酚在所设计的浓度下，对土壤呼吸作用、过氧化氢酶和脲酶活性没有显著影响．对土壤放线菌数量没有影响；对真菌数量的影响表现为先刺激，后逐渐恢复；对细菌数量的影响则为先抑制，且随浓度增大抑制作用增强，后逐渐恢复稳定．     

微囊藻毒素对微生物的生态毒理学效应研究进展

微囊藻毒素是一类由蓝藻产生的具有肝毒性的环状肽类化合物,是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,也是蓝藻水华污染过程中产量最大、危害最严重的藻毒素种类.论文根据微囊藻毒素对微生物(包括微型浮游植物、细菌、真菌)生态毒理学效应最新的研究进展,简要综述了微囊藻毒素的产生、理化性质以及对微生物的毒性效应,并对此研究领域进行了展望.     

菲和镉复合污染对土壤微生物的生态毒理效应

以土壤酶活性和微生物数量作为生态毒理指标,通过模拟试验,比较分析多环芳烃菲和重金属镉单一与复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,菲和镉复合污染对土壤蔗糖酶、脲酶和脱氢酶均具有协同抑制作用;而对磷酸酶和微生物的数量具有拮抗抑制作用.菲和镉复合污染及菲单一污染对土壤微生物的活性抑制率从大到小依次为：放线菌＞真菌＞细菌;镉单一污染则为：真菌＞细菌＞放线菌.     

韶关矿产资源开采地区土壤生态系统的微生物生态效应研究

韶关地区大宝山铁多金属矿产资源的开采给环境带来了严重的危害。采选冶产生的废液及固体废弃物堆积的淋滤酸水,携带浸滤出的大量重金属离子排入下游河道,严重影响矿区及酸水流域的生态环境。通过对该铅锌矿区土壤重金属分布、土壤微生物数量与植物重金属积累特征进行采样分析研究,结果表明：铅锌矿区土壤各重金属元素质量分数均高于对照土壤,矿区土壤均受到不同程度的污染;五节芒（Miscanthusfloridulus）植物中的元素质量分数表现为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,Zn与土壤元素的相关性最为显著,其次为Pb;与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降了68．43％-80．32％,各主要生理类群数量均呈下降趋势。矿区土壤生态系统处于不利于有益微生物的繁殖和活动的境地,从而大大削弱了土壤中C、N营养元素循环速率和能量流动。     

磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

土壤线虫生态毒理学研究现状及展望

线虫是土壤中最为丰富的无脊椎动物,在土壤生态系统腐屑食物网中占有重要地位.由于线虫具有形态特殊、分离鉴定相对简单,以及对环境变化敏感等特点,现已被作为模式生物用于生态毒理学研究,为环境污染评价提供有价值的信息.论文系统阐述了土壤线虫在物种和群落水平的生态毒理学研究现状,指出了目前线虫毒理学研究存在的薄弱环节,并对今后的研究趋势进行了展望.     

氟喹诺酮类抗生素环境行为及其生态毒理研究进展

氟喹诺酮类抗生素(FQs)是治疗人和动物细菌性感染的高效广谱抗菌药,随着氟喹诺酮类抗生素在禽畜养殖业的广泛使用,由此引起的环境污染受到人们的关注。本文综述了氟喹诺酮类抗生素在水体、土壤/沉积物中的污染现状、吸附降解环境行为及其生态毒理研究进展。FQs抗生素的环境行为和风险应从环境多介质层面进行评估,同时应加强对生态毒性机理以及与其他环境污染物的联合毒性效应的研究。     

兽用抗生素在土壤环境中的行为及其生态毒理效应研究进展

目前全球至少有70%左右的抗生素被用于畜牧业和水产养殖业,这些抗生素大多不能被动物完全吸收,以母体或代谢物的形式排出动物体外的抗生素约占用药量的40～90%,排出体外的抗生素大多随粪便等进入环境尤其是土壤环境中并在其中累积.为了明确兽用抗生素对环境中生物等的影响,合理评价兽用抗生素的环境风险,论文就土壤环境中兽用抗生素的来源,兽用抗生素在土壤环境中的吸附、迁移、降解以及对环境中生物的影响等方面进行了综述,在此基础上提出了今后的重点研究方向.     

环境孕激素和糖皮质激素的生态毒理效应:进展与展望

孕激素和糖皮质激素的环境行为和生态毒理效应是即环境雌激素和雄激素之后近年来国内外环境激素研究的又一热点课题。由于广泛应用于临床医疗等,这两类物质通过污水处理厂不完全处理和人类农业或畜牧业活动的直接排放从而进入水体环境,进而对生态系统和人类健康产生潜在危害。环境监测数据显示,在地表水中,多种物质存在ng·L-1浓度水平;在污水处理厂进出水中,浓度水平更高,甚至达到数百ng·L-1。孕激素和糖皮质激素类物质主要通过激素受体途径发挥毒性效应,如孕激素受体(PR),糖皮质激素受体(GR)和盐皮质激素受体(MR)。对水生脊椎动物的内分泌系统干扰作用是目前研究的焦点。这两类物质能够影响脑垂体性腺轴转录水平和相应激素合成,影响性腺发育以及导致繁殖能力损伤。这一毒性效应甚至发生在环境浓度水平之下。除此之外,随着组学技术的广泛应用,更多的潜在毒性终点不断被发掘,如对昼夜节律系统和免疫应答的干扰作用。这些研究引导着对环境孕激素和糖皮质激素生态毒理学效应更加深入的理解。     

NMR代谢组学在水生软体动物生态毒理研究中的应用

随着核磁共振(NMR)技术的不断发展,基于NMR的代谢组学方法已经逐渐成为研究水生动物在代谢水平响应环境变化的一种有效方法。水生软体动物作为重要的环境监测生物,近年来人们在其相关研究中取得了不小的成果。文章总结了利用NMR的代谢组学方法研究各类环境胁迫因子对水生软体动物代谢影响的成果,主要综述了水生软体动物不同组织内代谢物组成和含量对环境胁迫的响应,同时对水生软体动物生态毒理代谢组学研究中存在的问题和今后的发展方向进行了讨论和展望。     

兽药抗生素对土壤微生物群落的影响

兽药抗生素广泛应用于畜禽养殖业,用于预防、治疗动物疾病及促进动物生长。然而,养殖过程中使用的抗生素不能被动物完全吸收,其中40%～90%以母体或其代谢物的形式排出动物体外并随畜禽粪便进入土壤环境,对土壤微生物群落结构和功能产生影响。在汇总了畜禽粪便和土壤中兽药抗生素的残留特征之后,概述了抗生素对土壤微生物群落结构和功能的影响以及微生物产生的污染诱导群落耐性。重点探讨了抗生素微生物毒性的影响因素和近年来对微生物共耐性方面的研究,并对未来的研究方向及目标提出了建议。     

重金属污染对土壤微生物生态功能的影响

数量庞大、种类繁多的土壤微生物作为地球化学的物质循环与能量转换的主要参与者,其自身及所参与的生化过程都会受到重金属污染的严重影响.通过研究土壤重金属污染的微生物生态效应,可以建立重金属污染土壤的微生物评价指标体系,而评价体系的建立有利于土壤环境质量的监测与风险评价.论文就重金属污染对土壤微生物生物量及其多样性,对有机质降解、N传输、酶活性等微生物过程影响的研究现状进行了较全面系统的评述.在此基础上,提出了该类研究中存在的问题,包括研究区域南多北少的问题以及研究中难以排除其他环境因子干扰等问题.针对这些问题,论文指出以后应进一步加强分子手段的多方位应用并建立综合可行的被污染土壤的微生物评价体系.     

植物与微生物对石油污染土壤修复的影响

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响.选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15 g·kg-1.试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合.结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120 d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120 d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物＞向日葵+微生物＞狗牙根+微生物＞高丹草+微生物.其中,棉花与微生物联合修复120 d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好.