我国典型土壤中铜对白符跳(Folsomia candida)的毒性阈值及其预测模型

为确定我国土壤中Cu对白符跳的毒性阈值并建立其预测模型,以外源添加的方式研究了我国9种典型土壤（江西红壤、安徽黄棕壤、重庆紫色土、云南黄红壤、湖南水稻土、山东潮土、黑龙江黑土、新疆灰漠土、陕西垆土）中Cu对模式生物——白符跳（Folsomia candida）存活率与繁殖率的影响.结果表明:白符跳存活率对Cu毒害的敏感性远低于繁殖率.9种土壤中基于w（TCu）实测值推导的土壤Cu对白符跳繁殖率的EC₅₀（半数效应浓度）变化范围为65~668 mg/kg,表明不同土壤中Cu的毒性阈值差异显著,但基于w（Cu_Ca）（Cu_Ca为CaCl₂溶液提取的Cu）推导的不同土壤中EC₅₀的差异有所减小.相关性分析表明,基于w（TCu）实测值推导的EC₅₀值与土壤pH、w（CaCO₃）均呈显著正相关,相关系数分别为0.801和0.670.进一步利用回归分析建立了基于pH和w（OM）的土壤Cu对白符跳繁殖的EC₅₀预测模型——lg（EC₅₀）=0.213+0.288pH+0.016 w（OM）,基于该模型预测与推导的EC₅₀值之间相关性较好.研究显示,氯化钙提取态Cu的存在能在一定程度上解释不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值的差异,pH和w（OM）可较好地预测不同土壤中Cu对白符跳繁殖的EC₅₀值.      

锑对甘蓝的毒性阈值研究

为丰富完善我国土壤中Sb（锑）对植物的毒理学数据并为土壤Sb生态基准的制定提供依据,参照国际标准化组织颁布的植物毒性试验的标准方法（ISO 11269-2:2013）,以外源添加的方式研究了我国17种典型土壤中Sb对甘蓝早期生长生物量的影响.结果表明:①基于全量Sb推导的甘蓝的毒性阈值EC₁₀（10%抑制效应浓度）变化范围为100.55~656.65 mg/kg,表明不同土壤中Sb的毒性差异显著,但基于有效态Sb（Na₂HPO₄溶液提取）推导的不同土壤中EC₁₀的变化范围为8.28~24.05 mg/kg,其EC₁₀差异有所减小;②相关性分析表明,基于土壤全量Sb推导的EC₁₀与w（OM）（OM为有机质）、w（TN）（TN为全氮）和CEC（阳离子交换量）均呈显著正相关（相关系数为0.746~0.779）,而基于有效态Sb推导的EC₁₀与w（Fe）和w（Mn）呈显著正相关（相关系数为0.479~0.615）;③多元回归分析进一步表明,土壤pH、w（OM）和CEC可以解释基于全量Sb推导的EC₁₀值74.6%的变异,w（OM）和w（Mn）可以解释基于有效态Sb推导的EC₁₀值62.6%的变异.研究显示,Sb的Na₂HPO₄提取态能在一定程度上解释不同土壤中Sb对甘蓝的毒性差异,pH、w（OM）、CEC和w（Mn）是影响Sb对植物毒性的土壤主控因子,可以较好地预测Sb的毒性阈值.      

锑对土壤跳虫(Folsomia candida)的毒性效应

为了解Sb（锑）对土壤无脊椎动物的毒性效应及对比不同类型土壤中Sb毒性的差异,选取死亡率、逃避率、繁殖数三组个体水平的评价指标研究了3种典型土壤（海伦黑土、祁阳红壤、北京潮土）中外源添加Sb对模式生物——跳虫（Folsomia candida）的急性毒性和慢性毒性效应.结果表明,基于实测w（Sb_总）求得的上述3种土壤中Sb影响跳虫逃避的2 d-EC₅₀（EC₅₀为半数效应浓度）分别为298、>431[高于土壤中最高w（Sb_总）]和132 mg/kg;影响跳虫死亡的7 d-LC₅₀（LC₅₀为半数致死浓度）分别为3 352、4 007、2 105 mg/kg;影响跳虫死亡的28 d-LC₅₀分别为2 271、1 865、703 mg/kg,影响跳虫繁殖的28 d-EC₅₀分别为1 799、1 323、307 mg/kg.由上述毒性阈值大小可知,跳虫逃避率的敏感性高于死亡率和繁殖数的敏感性,不同土壤中Sb对跳虫的毒性大小具有显著差异,北京潮土中Sb对跳虫的毒性与海伦黑土、祁阳红壤相比最大差别接近6倍,表明不同土壤理化性质对Sb生态毒性效应具有显著影响.但基于w（Sb_水提）求得的上述3种土壤中Sb的毒性阈值差异减小,说明水提态Sb与其毒性具有显著相关性,可以较好地解释不同土壤间Sb毒性的差异.该研究结果可为建立我国土壤中Sb的毒性预测模型及制订Sb的质量标准值提供依据.      

水稻土中外源Cd老化的动力学特征与老化因子

选择5种不同性质的水稻土,通过外源添加制备了6个不同浓度梯度的Cd污染土壤,研究了外源Cd在几种水稻土中的老化动力学特征与影响因子;同时利用盆栽实验,结合Log-logistic分布模型,研究了5个不同老化时间(14、30、60、90和180d)与土壤中Cd对二种不同Cd敏感性水稻生长毒性的影响.结果表明,不同浓度外源Cd进入土壤后,0.05mol/L EDTA-2Na浸提的有效态Cd含量随着老化时间的增加而逐渐下降;与14d处理相比,老化30d后土壤中有效态Cd降幅达21.5%(红壤)~38.0%(黑土);老化90d后,土壤中Cd进入慢反应阶段. 基于二级动力学方程的拟合参数显示,土壤中Cd的老化特征表现为有效态Cd含量在30~60d内快速降低,随后变化减缓,经过90d的老化后,土壤中有效态Cd含量逐渐趋于平衡.基于老化动力学方程参数(C∞及K2)与土壤性质间的相关性分析表明,土壤pH值是影响Cd有效态含量变化的主控因子,其次是土壤CEC和OC含量.在不同性质土壤中,随着老化时间的增加,土壤中外源Cd对水稻生长毒性的半抑制浓度(EC50)值显著升高;与14d老化处理相比,经过180d老化后土壤中Cd对水稻生长毒性的EC50增加72.1%~195.0%;在大于90d的长期老化过程中,土壤pH值对Cd老化过程的影响逐渐降低,而CEC的影响逐渐上升,尽管如此,土壤中Cd老化过程的主要影响因子仍然是土壤pH,而与测试的2种水稻品种无关.     

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.      

基于物种敏感度分布法建立中国土壤中锑的环境基准

基于Sb（锑）的植物及动物毒理学数据缺乏以及保护生态受体的土壤Sb的环境基准尚未建立的现状,通过收集和筛选文献中Sb的毒理学数据并补充开展不同土壤类型的跳虫和植物的毒理学试验,建立了Sb的生物毒性预测模型,并以此为依据对收集及试验毒理学数据进行归一化处理,以消除土壤性质的影响.此外,进一步利用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布法）推导我国4种典型情景土壤中Sb的HC₅（hazardous concentration,能够保护95%物种的生态安全阈值）,最终建立基于土壤性质参数的环境基准计算模型.结果表明:①不同土壤中Sb对跳虫的毒性差异较大,跳虫毒性阈值EC₁₀（effect concentration,10%抑制效应浓度）与土壤pH呈负相关,与w（SOC）（SOC为土壤有机碳）呈正相关,即随着土壤pH增加或w（SOC）降低,Sb对跳虫的生物有效性随之增加,进而导致EC₁₀降低.②通过毒性阈值与土壤性质之间的多元回归分析可知,土壤pH和SOC可较好地预测Sb的生物毒性,植物和无脊椎动物的R2（决定系数）分别为0.778和0.867.③利用SSD得到11个物种在4种典型情景土壤中的HC₅分别为55.12、28.28、28.08及14.55 mg/kg,推导出PNEC_total（predicted no effect concentration,预测无效应浓度）分别为28.96、15.54、15.44及8.68 mg/kg,计算模型为PNEC_total=-5.811pH+0.587[SOC]+55.480+C_b（[SOC]为土壤有机碳含量,C_b土壤Sb背景浓度）.鉴于此,建议以中性土壤中Sb的环境基准值作为我国农用地土壤Sb污染风险筛选值制订的参考依据,即农用地土壤w（Sb）限值定为15 mg/kg.      

我国15种典型土壤中菲对白符跳的毒性阈值及其预测模型

为了确定我国土壤中菲(Phe)对白符跳(Folsomia candida)的毒性阈值并建立其预测模型，以外源添加的方式研究了我国15种典型土壤中Phe对白符跳存活率与繁殖率的影响.结果表明：(1)白符跳繁殖率对Phe毒害的敏感性远高于存活率，基于混合有机溶剂(正己烷与丙酮的体积比为1∶1)提取的Phe实测值推导的繁殖率的EC₅₀(半数效应浓度)范围为21.09～99.50 mg/kg，不同土壤中的EC₅₀最大值是最小值的4.72倍；基于HPCD(羟丙基-β-环糊精)提取的Phe实测值推导的繁殖率的EC₅₀范围为18.31～48.26 mg/kg，不同土壤中的EC₅₀最大值是最小值的2.63倍.(2)对白符跳繁殖的EC₅₀与土壤理化性质进行Pearson相关性分析表明，EC₅₀与土壤有机质含量、黏土颗粒占比均呈显著正相关，相关系数分别为0.923、0.656；与土壤pH呈显著负相关，相关系数为-0.590.(3)利用多元逐步回归分析方法对白符跳繁殖的EC     

羊角月牙藻在制药废水毒性评价中的应用

以羊角月牙藻(FACHB-271 Selenastrum capricornutum)作为测试生物,分别采用EC₅₀(半数抑制浓度)、TU_a(急性毒性单位)和LID(最低无效应稀释度)指标对某制药厂污水处理站4个工艺节点和总出水排放口的水样进行急性毒性效应评价. 结果表明:地下调节池(工艺节点①)水样EC₅₀为15.12%±3.82%,TU_a为6.6,LID为16,为极毒/中毒废水;地上调节池(工艺节点②)水样EC₅₀为15.81%±1.04%,TU_a为6.3,LID为16,为极毒/中毒废水;中间沉淀池(工艺节点③)水样EC₅₀为62.12%±3.83%,TU_a为1.6,LID为8,为中毒/低毒废水;二级沉淀池(工艺节点④)水样EC₅₀为89.10%±1.43%,TU_a为1.1,LID为4,为低毒废水;总出水排放口水样EC₅₀＞100%,TU_a＜1,LID为1,为无毒或微毒废水. 经过各污水处理工艺节点后,制药废水对羊角月牙藻的急性毒性逐级减弱,并且毒性指标与ρ(COD_Cr)具有较好的线性关系. 研究还发现,采用毒性指标LID表征该制药废水的生物毒性,对废水样品的毒性分辨能力更强.      

抗生素与杀菌剂顺序暴露对绿藻的联合毒性

本文选取常见的3种抗生素盐酸强力霉素(DOX)、红霉素(ERY)、土霉素(OXY)和3种三唑类杀菌剂腈菌唑(MYC)、丙环唑(PRO)、戊唑醇(TCZ)混合体系为研究对象,以生态系统中初级生产者绿藻(蛋白核小球藻)为受试生物,研究目标污染物顺序暴露的联合毒性.结果表明,6种单一目标污染物对蛋白核小球藻抑制毒性大小为:PRO>DOX>TCZ>ERY>MYC>OXY.抗生素-三唑类杀菌剂混合体系在50%效应浓度(EC₅₀)下同时暴露和顺序暴露的抑制率差异为0.38%~36.76%.DOX与PRO、TCZ、MYC任何一种三唑类杀菌剂顺序暴露于蛋白核小球藻,顺序相反后,对蛋白核小球藻的毒性作用均增强,最大可增强36.82%.在不同浓度与时间的影响下,PRO-DOX和TCZ-DOX顺序暴露毒性高于调整暴露顺序后的DOX-PRO和DOX-TCZ顺序暴露毒性,且浓度越高,抑制率差异越大.在96h~144h暴露时间下,暴露浓度EC₅₀/20的顺序暴露抑制率差异为0.65%~11.57%;暴露浓度EC₅₀的顺序暴露抑制率差异为0.15%~36.93%,顺序暴露的抑制率差异范围随浓度增加变大.在EC₅₀/20~EC₅₀暴露浓度下,暴露时间96h的顺序暴露抑制率差异为0.29%~36.93%,暴露时间144h的顺序暴露抑制率差异为0.215%~30.09%,顺序暴露的抑制率差异范围随时间增加变小.因此,顺序暴露会改变抗生素与三唑类杀菌剂对蛋白核小球藻联合毒性大小,且顺序暴露、暴露时间和暴露浓度是影响毒性作用大小的关键因素.     

硫铁矿对Cr(Ⅵ)污染土壤的长效还原稳定化研究

针对酸溶态占比高的Cr(Ⅵ)污染土壤还原解毒不彻底、后期易返黄的问题,确定了水溶态Cr(Ⅵ)快速还原、酸溶态Cr(Ⅵ)长效缓释还原的修复思路。试验考察了单独添加硫铁矿对Cr(Ⅵ)处理的效果,并采用FeSO₄·7H₂O、硫铁矿分步还原法探究处理后污染土壤的长效稳定性,进行了540 d的长期监测。结果表明:FeSO₄·7H₂O还原药剂长效性较差,在自然环境中容易发生氧化,失去还原效能,无法完全还原缓慢释放的酸溶态Cr(Ⅵ),有必要加入长效还原缓释药剂对酸溶态Cr(Ⅵ)进行持续还原。硫铁矿单独修复水溶态Cr(Ⅵ)为主的污染土壤,在添加20%的硫铁矿,反应14 d的条件下,土壤中Cr(Ⅵ)浸出浓度降至30.4 mg/L。采用FeSO₄·7H₂O和硫铁矿分步还原酸溶态Cr(Ⅵ)污染土壤,先加入2%的FeSO₄·7H₂O,养护3 d后再加入3%的硫铁矿反应27 d,Cr(Ⅵ)浸出浓度即降至0.29 mg/L,加入5%的硫铁矿,反应4 d后Cr(Ⅵ)浸出浓度即可降至0.43 mg/L,之后Cr(Ⅵ)浸出浓度保持稳定。经过540 d的长期监测未发现浸出浓度有上升情况。     

A(sⅢ)和A(sⅤ)对小球藻(Chlorella sp).的生长影响研究

砷是广泛存在于自然界中最常见的毒性污染物,包括土壤,沉积物,水体,大气层,甚至生物体,毒性极强。环境中砷的污染严重威胁人类的健康,已被视为一个全球性的公共卫生问题。为了研究砷对小球藻的生长影响,文章通过实验室培养方式,选取了6个不同浓度的As(Ⅲ()0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/L)和As(Ⅴ()1.0、5.0、10.0、20.0、50.0、100.0 mg/L)的培养处理,以在680 nm下小球藻的吸光度(OD680)作为衡量因子,对小球藻Chlorella sp(.100 ai)在不同浓度砷离子的培养液中的细胞密度进行了试验,整个实验共进行了7 d。结果表明,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)浓度分别在10.0 mg/L和20.0 mg/L以上时抑制100 ai细胞生长,导致其密度下降。用概率统计方法计算得到A(sⅢ)对100 ai的96 h半数有效抑制浓度EC50值为25.79 mg/L。参照藻类生长抑制评价标准,A(sⅢ)对100 ai的毒性比A(sⅤ)大。     

响应曲面法优化Fe(Ⅲ)改性卡氏变形杆菌吸附去除Sb(Ⅴ)及其机理

水环境中过量Sb（Ⅴ）所引起的环境危害受到越来越多的关注.为了考察工艺参数对铁盐改性生物吸附剂吸附Sb（Ⅴ）效果影响、交互作用及其机理,以Fe（Ⅲ）改性卡氏变形杆菌吸附剂（简称“FMPAs”）为研究对象,采用Box-Behnken响应曲面法对FMPAs吸附处理合成含Sb（Ⅴ）废水的吸附时间、FMPAs投加量、pH、温度及Sb（Ⅴ）初始浓度等因素进行优化,确定了最优吸附条件,并对吸附过程的等温模型、动力学模型及吸附机理进行了研究.结果表明:①FMPAs吸附Sb（Ⅴ）的最优条件为吸附时间3.0 h、FMPAs投加量1 910.04 mg/L、pH 2.31、温度45.0℃、Sb（Ⅴ）初始浓度24.80 mg/L,且最优条件下Sb（Ⅴ）的去除率高达97.03%.②FMPAs对Sb（Ⅴ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附容量（q_max）为60.506 mg/g,其吸附动力学过程可采用准一级动力学模型拟合,属于单层吸附和化学吸附.③FMPAs吸附Sb的机理主要为Fe（Ⅲ）改性卡氏变形杆菌生成了Fe—O—OH、Polyose—Fe、Polyose—O—Fe（OH）₂等化合物,这些物质中羟基被Sb（Ⅴ）取代生成新的配合物Fe—O—Sb,使Sb（Ⅴ）得到吸附去除.研究显示,FMPAs对Sb（Ⅴ）具有较高的吸附容量,是一种极具潜在应用价值的绿色生物质吸附剂,可用于处理含Sb（Ⅴ）废水.      

铁盐与铝盐混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑效果对比

实验以三氯化铁和三氯化铝作为混凝剂,对比研究了混凝去除EDTA土壤淋洗废液中砷、锑的效果,重点探讨了反应终点pH、EDTA浓度、Fe/Al投加量以及共存重金属离子对砷、锑去除效果的影响。结果表明:1)对于EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,铝盐比铁盐效果更优;2)EDTA的存在不仅降低了铁盐/铝盐混凝对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的吸附去除效果,同时抑制了砷酸铁、锑酸铁等物质的生成,削弱了铁盐对As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的沉淀去除。EDTA导致铁盐混凝过程中生成粒径较大、表面活性较低的稳定结晶态絮体;3)当c(EDTA)=0.05 mol/L时,在pH=5、ρ(Al)=2000 mg/L的条件下,铝盐对EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除率分别高达98.00%和93.09%;4)共存重金属离子通过与EDTA络合,增加了絮体Al(OH)₃的生成量,促进了As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)去除。由此表明,铝盐能够有效实现EDTA土壤淋洗废液中As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的去除,对于推动基于EDTA的土壤淋洗技术的广泛应用具有重要意义。     

沸石负载纳米零价铁去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

锑矿开采和含锑化合物的应用在一定程度上会造成环境锑污染的加重,对人体健康和生态系统带来风险,为缓解这一现象,采用液相还原负载的方式制备沸石负载纳米零价铁(Z-ZVI)复合材料,探究其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对反应前后复合材料进行表征,并探究不同材料配比、溶液初始pH及无机阴离子对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明：(1)沸石负载后的纳米零价铁(Z-ZVI)具有较高的比表面积(54.54 m²/g)和反应活性,能够有效吸附、还原高价锑.(2)在pH=7、1.0 g/L Z-ZVI的条件下,反应4 h对20 mg/L Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附率分别达到88%和62%,吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型.(3)Sb(Ⅲ)的去除率受pH变化的影响不大,但Sb(Ⅴ)的去除率随初始pH的升高而下降,溶液反应终点pH相比初始pH均有所上升.(4)XRD和XPS表征发现,Sb的去除过程中同时存在吸附和还原作用,Fe⁰氧化过程中...     

太湖蓝藻对Sb(Ⅴ)的生物吸附作用

利用富营养化湖泊的藻类——太湖蓝藻,对Sb(Ⅴ)的生物吸附特征进行了研究. 结果表明:藻类经0.1 mol/L盐酸处理后,对Sb(Ⅴ)的生物吸附效率大大提高. 原藻和经盐酸处理的蓝藻在1 h左右对Sb(Ⅴ)的吸附量达到平衡;Sb(Ⅴ)在原藻和经盐酸处理的蓝藻表面的吸附能力均随着pH升高逐渐减弱;原藻与经盐酸处理的蓝藻对Sb(Ⅴ)的吸附等温线符合Freundlich方程;不同离子强度的Cl-、NO₃-、SO₄2-、PO₄3-对Sb(Ⅴ)在原藻表面的吸附影响较弱,而对Sb(Ⅴ)在经盐酸处理的蓝藻表面的吸附影响显著.