单宁酸对黄河三角洲盐碱土壤盐基离子有效性的影响

以黄河三角洲柽柳群落和盐碱光板地土壤为研究对象,利用单宁酸进行培养,通过测定土壤浸提液中盐基离子含量、计算离子比并进行相关统计分析,探讨单宁酸对盐碱土盐基离子有效性的影响.结果表明,随着单宁酸浓度升高,不同盐度土壤浸提液中的K~+、Ca~(2+)、HCO3-以及高盐土壤中的Cl-和低盐土壤中的SO_4~(2-)逐渐升高,而Na~+、Mg~(2+)、低盐土壤中的Cl-和高盐土壤中的SO_4~(2-)先升高后降低;不同盐度土壤中Na~+/K~+、Na~+/Ca~(2+)、Ca~(2+)/K~+、Mg~(2+)/K~+、Cl-/HCO_3~-、SO_4~(2-)/HCO_3~-和低盐土壤中的Cl-/SO_4~(2-)随着土壤中单宁酸浓度升高而降低,但Na~+/Mg~(2+)、Ca~(2+)/Mg~(2+)和高盐土壤中的Cl-/SO_4~(2-)则逐渐升高;方差分析的结果显示,单宁酸浓度除对高盐土壤中的Na~+影响不显著之外,对其他盐基离子及其比值的影响均达到显著水平;相关分析的结果表明,SO_4~(2-)在低盐土壤中与K~+、Na~+、Mg~(2+)和HCO_3~-之间的相关性与高盐土壤相反,而其他离子之间的相关性在不同盐度土壤中一致.综上,单宁酸能够降低土壤颗粒对盐基离子的吸附,促进土壤脱盐,因此可利用单宁酸或将其作为辅助材料改良盐碱土,但应适当控制单宁酸的用量,以促进更多Na~+的脱除及防止过多Ca~(2+)和K~+的流失.     

马尾松酸性根际环境中铝的化学行为——以重庆酸雨区马尾松林地土壤为例

以重庆酸雨区马尾松林地土壤为例,通过马尾松幼苗盆栽试验法研究了酸性土壤–马尾松根系界面铝(Al)的化学行为.林地土壤中的铝可分级为交换态铝(Alex)、有机态铝(Alor)、氧化态铝(Alox)、碳酸盐态铝(Alc)和不溶态铝(Alin).研究结果表明:共存盐基离子Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+和Na~+对Al~(3+)在土壤–马尾松根系界面行为的影响呈正效应(缓解铝毒),影响顺序为Ca~(2+)Mg~(2+)K~+≈Na~+.全氮和全磷含量与根系铝含量呈正相关;土壤有机质(Organicmatter,OM)含量与根际Alor浓度呈正相关.土壤pH值(5.0)与根际Alex呈负相关,根际Alex大于非根际Alex,马尾松根系铝的吸收主要取决于根际土壤Alex含量,Alex进入根系后逐步与根细胞壁小分子有机化合物配位,主要以Alor累积于根部.图1表5参20     

土壤理化性质对外源六价铬植物毒性的影响

以我国11种具有代表性的土壤为研究对象,通过外源添加Cr(Ⅵ)进行大麦根伸长毒性测试,以了解土壤理化性质对Cr(Ⅵ)的大麦毒性阈值包括半数效应抑制浓度(EC50)和10％效应抑制浓度(EC10)的影响.结果表明,土壤理化性质对Cr(Ⅵ)的植物毒性有显著影响,通过对数-对数剂量效应模型和刺激效应模型预测EC50值和EC10值,其变化范围分别为8.27～241.34 mg·kg-1和2.87～124.65 mg·kg-1,其最大值和最小值相差分别达到了29.2倍和43.4倍.相关分析结果表明,铁、铝氧化物含量、pH值和有机碳含量与Cr(Ⅵ)对大麦根伸长的毒性阈值相关关系显著(P<0.05),其中,铝氧化物含量和铁氧化物含量分别为控制EC50和EC10最重要的单一因子(R2=0.448、R2=0.429),其次为pH值和有机碳含量.基于相关性因子和Cr(Ⅵ)对大麦的毒性阈值建立了一元和多元线性回归方程,最优方程可以分别解释70.1％的EC50和60.4％的EC10变异,表明利用土壤理化性质建立的模型可以较好地预测土壤外源Cr(Ⅵ)对大麦的毒性阈值.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

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。     

镉对北京城郊土壤潜在硝化速率的影响

采集北京城郊5个区县的3种土壤褐土、潮土和山地棕壤,通过急性毒性实验,研究了外源添加镉(Cd)对土壤潜在硝化速率(PNR)的影响。结果表明,5个采样点土壤的PNR分别随土壤中总Cd和有效态Cd含量呈先增后减的趋势。所有处理土壤的有效态Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.42,p0.001)优于土壤总Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.27,p=0.001)。在土壤总Cd含量和PNR的逐步回归分析中,引入土壤有机质和阳离子交换量(CEC)2个变量可提高其相关性。基于土壤总Cd的EC50(PNR降低至对照50%时的土壤Cd浓度)和有效态Cd的EC50的最大值与最小值之间分别相差2.3倍和3.3倍,而EC10(PNR降低至对照10%的土壤Cd浓度)的最大值与最小值之间分别相差8.5倍和10.8倍。基于总Cd的EC50最低值出现在CEC最小的丰台土壤,而最高值出现在有机质含量最多的灵山土壤,但这2个EC50值未达到显著性差异,表明5个采样点的土壤有机质和CEC虽然在一定程度上影响Cd对PNR的毒性,但不足以引起EC50的显著变化。     

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.     

不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响（Influence of Culture Media on the Phytotoxicity of CuO Nanoparticles to Wheat（Triticum aestivum L.））

通过比较纳米氧化铜(CuONPs)和微米氧化铜(CuOMPs)在两种土壤中Cu2+的溶出及其对脲酶活性影响,结合产生脲酶活性抑制效应的Cu2+浓度阈值,研究了CuONPs和CuOMPs对土壤脲酶活性的毒性效应机制.结果表明:CuONPs和CuOMPs的Cu2+溶出量随其浓度增加而增加,溶出比率随浓度增加而减少,两者在红壤中Cu2+的溶出均比在乌栅土中高;在1～1000mg·kg-1范围内,CuONPs对土壤脲酶活性产生了显著(p≤0.05)或极显著(p≤0.01)的抑制效应;同浓度下,CuONPs在土壤中的Cu2+溶出及其对脲酶活性的抑制效应均大于CuOMPs;在相对低浓度(1～10mg·kg-1,红壤;1～100mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态对土壤脲酶活性具有抑制毒性,在相对高浓度(≥50mg·kg-1,红壤;≥500mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态和溶出Cu2+共同作用引起了脲酶活性抑制;与CuONPs不同,CuOMPs只有通过溶出Cu2+抑制土壤脲酶活性,其颗粒态对脲酶活性无显著影响;值得注意的是,在低浓度(1mg·kg-1)下CuONPs对土壤脲酶活性具有微米态和离子态所没有的抑制毒性,说明其对土壤酶影响应存在特殊机理,值得进一步深入研究.     

天山哈密庙尔沟平顶冰川雪坑离子浓度特征

运用海盐离子示踪法对于2009年8月在天山东段哈密庙尔沟平顶冰川采取的雪坑数据进行分析,结果表明,哈密庙尔沟平顶冰川Ca~(2+)和Na~+为主要阳离子,Cl~-为主要的阴离子,该雪坑化学离子排名为Cl~-Na~+Ca~(2+)K~+SO_4~(2-)NO_3~-Mg~(2+)NH+4,Mg~(2+)是所有离子中变率最大的离子.K~+和Ca~(~(2+))主要来源于陆源物质,而Mg~(2+)和Na~+大部分来源于海洋源.部分离子受局地气候环境和地形影响较大.     

应用生物配体模型研究阳离子及pH值对水稻锌毒性的影响

采用室内水培实验,通过改变溶液中pH值及主要阳离子(Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na+和K+)浓度研究锌对水稻的毒性,建立了Zn对水稻根伸长毒性的生物配体模型(Biotic ligand model,BLM).研究结果表明,增加Ca~(2+)、Mg~(2+)和H+的活度均可以减缓Zn~(2+)对水稻根伸长的毒性,而增加Na+、K+的活度对Zn~(2+)的毒性影响不大;在低pH(4.5—6.0)条件下,主要是Zn~(2+)对水稻根伸长产生毒性,在高pH(6.5—8.0)条件下,Zn~(2+)和ZnOH+是主要的致毒形态.根据生物配体模型理论估算的Zn~(2+)、ZnOH+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和H+的生物配体络合的平衡常数分别为:lg KZnBL=4.97、lg KZnOHBL=5.30、lg KCa BL=2.96、lg KMg BL=3.30和lg KHBL=5.21.根据各平衡常数计算可得,当Zn结合水稻的生物配体位点达到73%之后,水稻根伸长的抑制率达50%(即f50=73%).利用上述参数建立的生物配体模型预测的EC50值均在实测值的2倍变化范围之内,表明生物配体模型可以有效地预测锌对水稻根伸长的急性毒性.     

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。     

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197～1874mg·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)范围为1.16～1.43;基于土壤主要性质的多元回归预测模型结果表明,利用土壤性状(pH、有机碳和粘粒含量)可以很好地预测土壤中Zn对硝化速率抑制的毒性阈值。     

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。     

Aufnahme von Cyanid in Pflanzen

Cyanides are waste products from the pyrolysis of coal and are frequent soil pollutants in cities nowadays. Prussic acid (HCN) is a fast acting, highly toxic poison, but iron-complexed cyanides in soil are far less toxic. The phytotoxicity of free CN to basket willows (Salix viminalis) was determined with the tree transpiration test. The EC₁₀ for t=72 h is 0.76 mg KCN (0.3 mg CN) per liter, the EC₅₀ is 4.47 mg/l. 5 mg/l KCN are ultimately lethal. Balsam poplars (Populus trichocarpa) can survive concentrations of up to 2500 mg/l ferroferricyanide (Prussian blue), although with reduced growth. Willows survived in gas work soils with up to 452 mg/kg total CN. More CN was taken up from nutrient solution than from the soil. Complexed cyanide is probably translocated into the leaves as well. Free CN was readily eliminated from Erlenmeyers with plants growing in nutrient solution. Planting appropriate vegetation might be a suitable solution for many former gas work and mining sites.     

Evaluation of tests to assess the quality of mine-contaminated soils

An acid metal-contaminated soil from the Aljustrel mining area (a pyrite mine located in SW Portugal in the Iberian Pyrite Belt) was subjected to chemical characterisation and total metal quantification (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn). Water-soluble metals were determined and a sequential extraction procedure was used to investigate metal speciation. Two bioavailable metal fractions were determined: a mobile fraction and a mobilisable fraction. Soil ecotoxicity was studied using a battery of bioassays: plant growth test and seed germination with cress (Lepidium sativum L.), earthworm (Eisenia fetida) mortality, E. fetida avoidance behaviour, luminescent inhibition of Vibrio fischeri and Daphnia magna immobilisation. Although the total content of Cu, Zn and Pb in the soil was large (362, 245 and 1,250 mg/kg dry matter, respectively), these metals were mostly structurally bound (87% for Cu, 81% for Zn and 89% for Pb) and, therefore, scarcely bioavailable. Nonetheless, the D. magna immobilization test using soil leachate showed an EC₅₀ (48 h) of 36.3% (v/v), and the luminescent inhibition of V. fischeri presented an EC₂₀ (15 min) of 45.2% and an EC₂₀ (30 min) of 10.7% (v/v), suggesting a considerable toxic effect. In the direct exposure bioassays, E. fetida avoided the mine soil at the highest concentrations (50%, 75% and 100% v/v). At the same soil concentrations, cress showed negligible growth. The results suggest the need to use a battery of toxicity tests, in conjunction with chemical methods, in order to assess the quality of mine-contaminated soils correctly.     

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。     

17α-Ethinylestradiol in Lakes of Hanoi and its effect on seed germination

Abstract

The lakes of Hanoi are important water resources for urban agriculture. The concentrations of 17α-ethinylestradiol in the water of three major lakes were found to range from 0.1 to 9.1?ng/L, peaking during the rainy season. Effects at levels from 1?ng/L to 1?µg/L on the germination of mung bean (Vigna radiata) and bok choy (Brassica rapa) were studied. Soaking the seeds in solutions containing 17α-ethinylestradiol at 10?ng/L and higher increased the germination rate of mung bean but not of bok choy. For the latter, irrigation after sowing with solutions containing 17α-ethinylestradiol at 10?ng/L and higher accelerated germination.

Abbreviations: MNRE: Ministry of Natural Resources and Environment; PE₆₀: Population equivalent; USGS: U.S. Geological Survey; SPE: Solid phase extraction; EDTA: Disodium ethylenediaminetetraacetate; HPLC: High performance liquid chromatography; ELISA: Enzyme-linked immunosorbent assay; DOM: Dissolved organic matter; EEQ: Estradiol equivalent     

Monitoring toxicity of an azo dye methyl red and a heavy metal Cu,using plant and animal bioassays

Toxicities of an azo dye methyl red and a heavy metal copper (Cu) were quantified, using growth and mortality as end points, in four plant species and three animal species by subjecting them to short-term (4 days for animals, 10 days for plants) static bioassays. Lemna aequinoctialis Welwitch (EC₅₀: 7–16 ppm) was found to be the most sensitive species for methyl red, Ceratophyllum demersum L. (EC₅₀: 25 ppm) and Lactuca sativa L. (EC₅₀: 56 ppm) were intermediate, while Oryza sativa L. shows reduction in seedling vigor (9–27%) of <50%, being the least sensitive amongst the tested plant species. Methyl red toxicity is almost 3–5-fold higher in growing medium (pH = 5.8–6.0), even at high nutrient levels, while Cu toxicity is higher in nutrient-poor alkaline medium at alkaline pH (8.3–8.7; EC₅₀: Ceratophyllum = 104–200 ppb; Lemna = 100–170 ppb) compared to nutrient-rich acidic medium (pH = 5.4–5.7; EC₅₀: Ceratophyllum = 2600–3175 ppb; Lemna = 4350–4715 ppb). Rice tolerance (EC₅₀: 6500 ppb) was found to be higher than hydrophytes while lettuce was most tolerant to Cu. Fish sensitivity toward the test chemicals was almost parallel to Ceratophyllum and Lemna [Gambusia affinis Baird and Gerard (LC₅₀: 250 ppb for Cu) and Poecilia reticulata Peters (LC₅₀: 24 ppm for methyl red)]. Similar to the plants, dye toxicity increased markedly (LC₅₀: 7 ppm) in the acidic medium (pH = 6.0). Amongst the tested organisms, Daphnia was found to be most sensitive to methyl red (EC₅₀: 6 ppm) while its sensitivity to Cu (EC₅₀: 230 ppb) was similar to hydrophytes and fish. Initially, the combination of dye and Cu (at their sublethal concentrations) had additive effects in duckweed, while dye concentration ruled afterward. These results indicate that hydrophytes and animals are equally sensitive toward the test chemicals. Dye toxicity in hydrophytes and fish was pH dependent, while in the case of Cu, it is related to the nutrient status of the growth medium of plants.