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重金属以多种化学形态存在于环境介质中,仅根据环境中重金属元素总量已不能对其生物效应进行良好预测,因此在制定重金属环境质量标准和进行环境风险评价时,明确考虑其生物有效性逐渐受到重视。水体重金属的生物有效性和毒性很早就被认识到是水化学性质的函数,并形成了一些机理描述模型,如自由离子活度模型(FIAM)、鱼鳃点位交互作用模型(GSIM)和生物配体模型(BLM)。BLM在FIAM和GSIM的基础上,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有效性/毒性,并被用于水质金属基准的制定。本文对BLM在水环境中的概念模型、发展状况及软件应用做了全面介绍,并对BLM在沉积物和陆地环境中的拓展作了综述,重点介绍了针对植物、土壤动物和微生物的陆地生物配体模型(t-BLM),提出了土壤重金属t-BLM的概念模型并对其构建方法学等进行了探讨。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更合理土壤环境质量标准的新工具。  相似文献
2.
土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(STN)是土壤肥力和土壤质量的重要组成部分,对维持农田和果园生产力至关重要。以我国典型温带滨海果园—胶东苹果园为对象,采集了不同种植年限果园的488件表层土壤样品,探讨滨海果园SOC、STN含量和密度(SOCD、STND)及碳氮比(C/N)的空间分布、动态变化及其影响因素,为滨海地区及我国苹果园的生产、管理提供基础数据和科学依据。结果表明:胶东苹果园SOC和STN平均含量为10.78和1.42 g kg~(-1),平均密度为2.81和0.37 kg m~(-2),平均C/N为7.70;苹果园SOC、STN、SOCD、STND和C/N块基比分别为0.432、0.340、0.420、0.387和0.391,均表现出中等强度的空间异质性。苹果园SOC、STN和C/N的时空分布受种植年限影响显著。随种植年限延长,SOC呈先增加、再下降的趋势,而STN持续增加,相应地C/N呈先降、后增加再降的趋势。土壤类型、地形条件和土壤酸化对胶东果园碳氮均有不同程度的影响。相对于内陆地区的辽宁西部、北京郊区、陕西渭北和新疆伊犁等地果园,山东胶东滨海苹果园SOC、STN含量和密度较高,C/N偏低,具有较快的周转速度和自身的时空变化特征。  相似文献
3.
海岸带是受气候变化和人类活动双重影响的陆海交互作用地带,也是环境中微塑料的重要汇集区,目前对这些微塑料在海岸环境中的长期风化特征关注较少。以低密度聚乙烯(Low density polyethylene,LDPE)薄膜为供试微塑料,探究其在黄河口潮上带、潮间带和潮下带等不同海岸环境中的长期风化特征。结果表明,经过长达 18 个月的野外暴露,不同暴露点位的 LDPE 薄膜微塑料表面均有微生物的定殖,并伴有显著的风化特征。暴露于潮上带地上部的薄膜微塑料表面裂化现象最为显著。所有野外暴露处理的薄膜微塑料表面均有羰基产生,且羰基指数呈潮上带(0.28~0.81) > 潮间带(0.18~0.22) > 潮下带(0.16~0.20)的趋势。薄膜微塑料的密度随时间和空间的变化并不显著,仅发现经超声清洗去除表面附着物后,潮上带地上部暴露 18 个月的薄膜微塑料密度(0.85 ± 0.02 g·cm-3)与新鲜商品塑料(0.93 ± 0.03 g·cm-3)相比显著降低。综合 LDPE 薄膜微塑料的表面微形貌特征、化学官能团(羰基指数)以及密度的动态变化等指标表明,黄河口潮上带地上部暴露的 LDPE 薄膜微塑料风化特征随时间变化最为显著。未来需加强海岸环境中微塑料在复杂环境因子影响下的潜在环境效应与归趋的研究。  相似文献
4.
非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是一种通过微电极实时测定进出活体材料离子和小分子流速的技术,已广泛应用于植物的生长发育和逆境胁迫等研究领域中。目前该技术专用的重金属微电极种类非常少,因此其在重金属胁迫研究中的应用也受到了限制。本文在前期工作的基础上开发了一种基于非损伤微测技术的Zn2+选择性微电极,首次实现了活体条件下植物根际Zn2+ 离子流的实时、动态检测。研发的微电极在去离子水中对Zn2+的线性响应范围为10-6 ~ 10-1 mol/L,能斯特斜率为30.2 mV/decade(浓度每增加或减少10倍电位值的变化),响应时间t95%≤1 s,正常工作pH范围为3.5 ~ 7.0;在简易模拟土壤溶液(0.1 mmol/L Ca(NO3)2、0.1 mmol/L KNO3、0.1 mmol/L Mg(NO3)2和1 mmol/L NaNO3)中,其线性响应范围变为5×10-5 ~ 10-1 mol/L,能斯特斜率为28.1 mV/decade,对土壤溶液中的共存阳离子具有较好的抗干扰性。利用构建的非损伤微测Zn2+ 选择性微电极对Zn/Cd超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)根际不同微区的Zn2+ 离子流进行了实时检测。该技术的成功研发为活体条件下深入认识Zn2+ 在植物根际的微界面过程与机制提供了一种强有力的研究手段。  相似文献
5.
朱 侠  李连祯  涂 晨  骆永明 《土壤》2020,52(5):911-919
以重金属总量为基础的土壤环境质量标准已不适用于当前土壤管理的需求,基于重金属生物有效性的生态风险评估和环境阈值研究对土壤重金属环境质量标准的修订具有重要的意义。本研究选取4种化学提取剂(HNO3、EDTA-Na2、NH4OAc和CaCl2)对我国3种不同性质的模拟Cu污染农田土壤(黑土、潮褐土和脱潜水稻土)进行有效态Cu提取,通过敏感性生态物种生菜和赤子爱胜蚓的Cu暴露实验,推导基于化学提取有效态的土壤Cu生态毒性阈值。研究结果表明,HNO3(41.38%)和EDTA-Na2(56.81%)对3种土壤中Cu的平均提取效率显著高于NH4OAc(0.12%)和CaCl2(8.70%)。CaCl2提取态Cu含量与生菜Cu富集量和毒性效应之间存在显著或极显著相关, HNO3提取态Cu含量则能很好地指示蚯蚓Cu富集量和30 d死亡率。不同生态受体毒性终点对土壤可提取态Cu的敏感性存在差异,选用物种最敏感指标推导了3种土壤中Cu的有效态毒性阈值EC 20和EC 50。基于不同化学提取态Cu含量的生菜毒性阈值EC 20范围分别是90.45~170.10 mg/kg(HNO3),102.78~195.31 mg/kg(EDTA-Na2),3.97~20.06 mg/kg(NH4OAc),和0.21~8.68 mg/kg(CaCl2);EC 50范围分别是110.48~187.60 mg/kg(HNO3),118.63~230.49 mg/kg(EDTA-Na2),5.69~32.23 mg/kg(NH4OAc)和0.26~9.62 mg/kg(CaCl2)。基于不同化学提取态Cu含量的赤子爱胜蚓死亡率毒性阈值EC 20范围分别是138.26~193.16 mg/kg(HNO3), 107.80~225.88 mg/kg(EDTA-Na2), 8.92~11.58 mg/kg(NH4OAc),和0.36~10.57 mg/kg(CaCl2);EC 50范围分别是183.07~221.23 mg/kg(HNO3),180.38~331.09 mg/kg(EDTA-Na2),13.06~18.30 mg/kg(NH4OAc)和0.54~13.21 mg/kg(CaCl2)。研究结果可为我国农田土壤重金属有效态化学提取方法的比选与优化提供科学依据,同时对基于生物有效性的土壤重金属环境质量基准与标准的研究和制定具有重要意义。  相似文献
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