土壤弹尾目昆虫对铜污染的急性毒理初步研究

随着土壤环境重金属污染的加剧,有关重金属污染土壤的风险评估受到关注。对土壤质量评价的方法长期以来集中在检测重金属污染物质在土壤中的浓度及化学形态等方面,而对于重金属、土壤和生物之间的相互作用很少考虑,因而难以全面评估重金属对土壤环境的生态毒性效应。重金属污染土壤的     

Cu污染对弹尾目跳虫超显微结构影响的初步研究

土壤重金属生态毒理学研究已成为当今生态与环境科学研究的热点。土壤弹尾目跳虫作为土壤模式生物,在土壤生态毒理学和生态环境评估研究中已被广泛应用。研究通过跳虫(F. candida)的标准土壤实验,利用电子显微镜技术,初步观察到暴露于土壤中高Cu浓度(1000,3000μg g-1)下的跳虫细胞微绒毛变形、部分线粒体扩大变形并出现囊泡化现象,这可能会导致细胞组织新陈代谢功能减弱进而影响跳虫的生理行为;同时,在高Cu暴露浓度下跳虫细胞内A型颗粒物大量存在,且其环边逐渐减少、变得模糊,这说明Cu的存在可能使A型颗粒物的结构和成分发生变化并变为储存Cu的重要细胞器。     

弹尾目昆虫在土壤重金属污染生态风险评估中的应用

土壤弹尾目昆虫作为无脊椎动物和中型土壤动物的典型代表,其具有丰富的种类和巨大的生物量,在重金属污染环境评估中具有十分重要的地位和独特的优势。本文简要概述弹尾目昆虫在污染土壤生态风险评估中、生态毒理学研究以及其他相关生物标志物研究上的一些方法体系及检测主要指标参数（群落结构,种群特征,生存率,生长率,繁殖率,金属硫蛋白和酶活指标）。最后对弹尾目昆虫在重金属污染土壤生态风险评估应用中目前存在的一些问题和应用前景进行了分析讨论。     

污染食物喂养实验中铜对白符跳毒性的连续监测

土壤弹尾目昆虫是土壤环境的重要指示生物,在污染环境的生态评估研究中日益受到重视。本文的污染食物喂养实验的连续观测结果显示,F.candida成虫无死亡,生长率和繁殖率随着酵母食物中Cu浓度的增加而显著减小(21天生长率:R2=0.930 2,F1,7=25.2,p<0.01;繁殖率:R2=0.945 9,F1,7=17.2,p<0.01),暗示F.candida生长率和繁殖率是相对死亡率更敏感的指示重金属污染环境的指标参数。在较高Cu暴露浓度下,随着暴露时间的延长,F.candida的生长率相对对照降低更加明显(p<0.01),说明暴露时间和暴露浓度一样对F.candida的生长有明显的负作用。F.candida产卵时间相对对照发生了延迟现象(F1,7=3.69,p<0.05)。F.candida体内Cu的积累与食物中Cu浓度呈明显的剂量-效应关系,并且在高的Cu暴露浓度下,F.candida体内Cu的积累可以达到较高的程度,说明F.candida可能对Cu具有较高的耐受性,这些可能是培养皿食物暴露实验中导致F.candida成虫的生长率和繁殖率明显降低以及F.candida产卵时间发生延迟现象的内在原因。     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例(0,1%,2%,4%)玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤p H值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.4~1.66个单位,较玉米炭处理土壤p H值多升高了0.25~1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤p H值升高了0.33~1.52个单位,较玉米炭土壤p H值多升高了0.3~1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

土壤铁锰氧化物对铜离子富集作用的初步研究

土壤中的铜是以多种形态存在的,其中以被铁锰氧化物所吸附的铜较为引人重视,一是因为铁锰氧化物吸附容量大;二是铁锰氧化物吸附态铜易受环境因素(如pH和Eh)影响而变化。吸附态铜在铜的各个形态的动态平衡之间,处在一个关键的位置,因此,应对它进行更多的研究。     

粉煤灰对污染土壤中铜镉的稳定化

采用批衡量吸附和室内培养实验,考察了粉煤灰对Cu和Cd的吸附等温线及0.2%、0.5%、1%和2%用量的粉煤灰对土壤pH、有效态Cu和Cd、以及5种化学形态Cu和Cd分布的影响。结果表明:粉煤灰对Cu和Cd的吸附等温线均可以用Langmuir和Freundlich方程进行拟合,其对Cu的最大吸附量(9.90 mg/g)高于对Cd的最大吸附量(9.43 mg/g)。随着粉煤灰用量的增加,土壤pH显著增加,有效态Cu和Cd显著降低。同时,粉煤灰处理显著降低了离子交换态Cu和Cd含量,增加了铁锰氧化物结合态Cu和Cd含量,降低了Cu和Cd活性,使活性态Cu和Cd逐渐向潜在活性态和非活性态转化。其中培养60天后,2%处理的粉煤灰处理较对照pH提高了0.44个单位,离子交换态Cu和Cd分别降低了35.7%和35.9%。因此,粉煤灰能够有效吸附Cu和Cd,显著降低土壤有效态和离子交换态Cu和Cd的含量,在重金属稳定化修复应用中具有较好的应用前景。     

不同钝化剂对铜污染土壤原位钝化修复

考察了磷酸二氢钾、碳酸钙、硅酸钠、自制草木灰和自制生物质炭5种钝化剂对Cu污染土壤的钝化修复效果,对修复后的土壤进行了X射线衍射(XRD)分析;同时,对欧共体标准物质局提出的三步提取法(简称BCR法)进行了适当的改进,并运用改进的BCR法对Cu在土壤中的形态进行分析,以探讨不同钝化剂的作用机理。结果表明,5种钝化剂的投加量分别为50、100、20、20和20 g/kg时,对土壤钝化修复效果最佳,投加钝化剂后,土壤中可交换态Cu含量快速减少、残渣态Cu含量快速增加。其中,自制草木灰由于提高土壤p H更易与Cu生成沉淀,对Cu的钝化效果最佳,该钝化剂使有效态Cu含量减少53%,可交换态Cu含量减少49.2%,残渣态Cu含量增加4.7倍,有效地降低了Cu的生物毒性。     

铜污染土壤修复的有机调控研究Ⅰ.可溶性有机物和EDTA对污染红壤铜的释放作用

通过吸附-解吸试验和室内培养试验研究了EDTA和猪粪可溶性有机物(DOM)对红壤铜吸附-解吸特性的影响及对污染红壤铜的释放作用.结果表明,外加EDTA可明显降低红壤对铜的吸附率和解吸率;吸附率和解吸率与加入的EDTA含碳量的对数呈极显著的负相关.猪粪DOM在加入量小于21.9 mgL-1C时红壤铜吸附率、解吸率显著降低,符合直线方程;大于21.9 mgL-1C时则使红壤铜吸附率、解吸率逐渐增大,可以对数方程拟合,相关性达到极显著水平.EDTA对污染红壤铜的释放作用随着EDTA:Cu摩尔比的增大而迅速增大,随着铜处理时间的延长而降低;在同一培养时间,外加铜浓度50 mgkg-1时,EDTA对土壤铜的释放量占土壤铜总量的比例即提取效率高于100mgkg-1外源铜处理时的提取效率,但随着EDTA:Cu摩尔比的增大,两者的提取效率差异越来越小.     

土壤铜、硫污染对苹果幼树生长发育的影响

为确定土壤铜、硫污染对苹果幼树生长发育的影响,以硫铁矿尾矿砂河滩垫地上栽植的苹果幼树为试材,研究土壤中的不同铜硫含量对苹果幼树生长发育的影响.结果表明:土壤中的铜含量≥46.8mg/kg,土壤有效硫含量≥368.7 mg/kg时,苹果幼树的生长发育就会受到抑制;土壤中的铜含量≥53.9mg/kg,土壤有效硫含1量≥538.0 mg/kg时,苹果幼树受毒害甚至死亡.苹果幼树各器官铜含量的分布规律为:根系>叶片>新梢>1年生技>2年生枝>主干,硫含量分布规律为:叶片>根系>新梢>1年生枝>2年生枝>主干.正常树的长、中、短枝数量分别是轻度受害树的2.02,1.37,1.04倍,是重度受害树的3.30,2.22,1.47倍,是受害死亡树的37.60,4.73,2.30倍.生长正常树的花芽数为518个,显著高于轻度受害树的,极显著高于重度受害树的.生长正常树的萌芽率为60.67%,分别是轻度受害树、重度受害树的1.43,2.22倍.     

开封市土壤动物及其对土壤污染的响应

将开封市城市用地划分为农田、公共绿地、文教用地、居住用地和工业用地五种类型,作为五个采样区,采集了土壤和土壤动物样品,运用土壤理化分析和生态分析的方法,研究了城市生态系统土壤中动物类群特征,以及土壤动物对土壤污染的响应。结果发现不同土地利用类型中土壤动物的组成不同,农田、城市绿地和文教用地中土壤动物的优势类群均为弹尾目、前气门亚目和线虫;居住用地为弹尾目和前气门亚目;工业用地为弹尾目和线虫。土壤动物的数量与pH值具有良好的相关性。土壤动物的多样性指数与土壤污染程度具有显著的负相关性,可以利用多样性指数指示土壤综合污染程度。     

土壤提取液中汽油的毒性研究

本文利用发光细菌法研究了土壤水提取液中2种汽油(90#和93#)的生物毒性。提取液中90#和93#汽油分别在63.2~90.1mg/L和62.7~91.1 mg/L范围内有较高的生物毒性,并随浓度的升高而增强,90#和93#汽油的土壤水提液EC50值分别为83.5 mg/L和83.7 mg/L,在土壤中的临界值为2308 mg/kg和3678 mg/kg。这些结果为发光细菌毒性测定方法在石油产品污染土壤生物毒性评价中应用提供了可能性。     

稻田土壤中六六六残留及其对稻米的污染

有机氯农药六六六(BHC)在土壤中的持留性已有大量的研究^[3,5,7],并认为它在土壤中十分稳定,不易被降解,残留时间较长,可积累在土壤中,长期使用六六六会造成土壤污染,因此使得这种农药的生产和使用受到了限制。但在六十年代以后,很多报道部指出^[2,4-6],六六六在淹水土壤中可被土壤微生物快速降解,这一发现说明六六六在稻田上壤中的使用有可能不致造成土壤严重的污染。     

STUDIES ON SOIL COPPER I. THE FRACTIONATION OF COPPER IN SOILS

A method for fractionating soil copper was developed and applied to 24 soils representing a range of British soil types. The scheme distinguishes five fractions:

• (a) soil solution and exchangeable copper;
• (b) copper weakly bound to specific sites;
• (c) organically bound copper;
• (d) copper occluded by oxide material; and
• (e) residual copper mainly in clay lattice structures.

Correlation and regression analyses confirmed the general validity of the scheme and indicated an association between free manganese oxides and copper which considerably influences the distribution of copper between the main soil constituents. It is suggested that the concentration of copper in the soil solution is controlled by equilibria involving specifically adsorbed copper and that the bulk of the‘available’soil copper reserves reside in the organically bound fraction.     

SPATIAL DISTRIBUTION OF COPPER FRACTIONS IN A VINEYARD SOIL

The aim of this work is to assess the effect of planting patterns on the spatial distribution of total copper and other Cu fractions in vineyard soils. Both classical and geostatistical tools were used for the study. The soil of the plot had a loam texture and was strongly acid. The mean total Cu concentration (Cu_T) was 368 mg kg⁻¹. The mean value of potential available fractions was 188 mg kg⁻¹ for Cu_EDTA and 122 mg kg⁻¹ for Cu_DPTA, whereas the mean exchangeable Cu (Cu_EX) was 5·2 mg kg⁻¹. All Cu measurements exhibited a wide variation. These values are very high compared with those found in non‐polluted soils, and they can affect the soil, plants and microorganisms. The best correlation for Cu_EX was with soil pH, whereas for Cu_EDTA, Cu_DPTA, and Cu_T, the best correlation was with soil organic carbon. Directional semivariograms were fitted with a spherical model (parallel to plant rows) and a periodic model (perpendicular) showing a dependence on orientation and distance. All Cu measurements were higher along plant rows than among them, finding a periodic pattern in the variance for the normal direction from plant rows. However, in site‐specific management, it is crucial not only to describe the pattern of variation but also to estimate the Cu content in the soil. Copper concentration maps were estimated by kriging interpolation. These maps show a higher Cu accumulation along the cultivated rows than the uncultivated rows. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

用彗星试验检测土壤污染对蚯蚓活体基因损伤

彗星试验,又称单细胞凝胶电泳,因其能够在单细胞水平上灵敏地检验DNA链断裂,成为研究遗传毒性效应的新技术,近年来得到重要应用。比较而言,如何利用该技术来检验土壤无脊椎动物活体基因损伤的报道则很少。本研究以丝裂霉素C(MitomycinC)为遗传毒性阳性物质,研究了用彗星试验检验赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)活体基因损伤的实验方法,对尾长、“彗尾”DNA含量和尾矩三个指标定量表达实验结果的敏感性进行讨论,并以污水灌溉土壤样品为例研究了污染土壤导致的蚯蚓体内DNA单链断裂。结果表明,采用彗星试验检测蚯蚓体内DNA单链断裂的基因损伤效应可以作为生物效应标志终点,尾矩和尾长作为敏感指标可以更好地表达遗传毒性物质基因损伤的剂量-效应关系。     

果园土壤酸化及铝毒矫治的研究

模拟酸雨使得土壤pH下降,土壤酸化加重,土壤pH值分别比CK下降了0.23、0.54、1.22、1.79,活性Al含量分别比CK增加了0.22%、14.33%、41.41%、66.38%,交换性K含量下降了0.01~0.08cmol/kg,交换性Na含量下降了0~0.08cmol/kg、交换性Ca含量下降了0.14~0.31cmol/kg、交换性Mg含量下降了0~0.10cmol/kg,盐基总量下降了6.1%~23.1%。MgSO4、CaCl2、KH2PO4、柠檬酸处理减少了土壤活性Al的溶出和盐基离子的流失,也明显抑制了龙眼幼苗对Al的吸收,当Al胁迫浓度为0.185mmol/L时,2mmol/L.Mg2 、Ca2 、PO43-和柠檬酸根处理下,根、茎、叶的含Al量下降了13.9%~39.2%、16.9%~39.7%、30.1%~41.0%;当Al胁迫浓度为1.850mmol/L时,根、茎、叶的含Al量下降了29.3%~51.3%、15.3%~39.7%、16.5%~42.5%。     

蚓粪对黑麦草吸收污染土壤重金属铜的影响

在长江冲积物形成的高沙土中加入CuSO4.5H2O模拟土壤污染,使Cu污染浓度分别为200、400、600 mg kg-1,并设置加蚓粪(15%)和加原土(15%)处理,二处理各设种植黑麦草(Lolium multiflorum)和不种黑麦草培养试验,研究蚓粪对黑麦草生长及对Cu吸收的影响,以揭示蚓粪在Cu污染土壤植物修复中的作用。结果表明:蚓粪显著增加了黑麦草的地上部和地下部的生物量(p<0.001**)以及根系的长度、表面积、体积和根尖数(p<0.05*),在Cu浓度为200 mg kg-1时促进作用最大;蚓粪还显著提高了黑麦草地上部Cu的浓度及累积量,但显著降低了地下部的Cu浓度(p<0.05*),而对地下部的铜累积量没有影响,显示蚓粪能促进Cu从根系向地上部的运移及在地上部的富集。通过对土壤的pH和Cu的形态特征分析,发现种植黑麦草处理降低了土壤的pH并增加了可交换态铜的含量,而且这种作用在加入蚓粪后更加明显。推测蚓粪主要通过促进黑麦草根系的生长和活性而影响根系周围环境,提高重金属铜的生物有效性进而增加植物对铜的吸收。     

Cu、Zn、Pb、Cd对鲫鱼(Carassius auratus)组织DNA毒性的研究

用非程序DNA的合成作为毒性评价指标研究了混合重金属对鲫鱼 (carassiusauratus)组织DNA的毒性作用 ,结果表明 ,混合重金属的毒性作用靶标器官是鱼脑和鱼的肝脏 ;混合重金属中的主要毒性成分是Zn、Pb和Cd离子 ,混合重金属对鱼脑组织的毒性大小顺序是Pb>Cd >Zn ,对肝脏DNA的毒性顺序为Pb >Zn >Cd;Cu离子能够降低其它 3种离子的毒性作用 ,降低的机制在于竞争作用 ,导致了其它离子的吸收降低