铅及铅镉复合暴露对赤子爱胜蚓急性毒性效应及其掘穴行为响应

重金属是一种重要的土壤环境污染物,严重危害着土壤动物的生存。蚯蚓是最重要的土壤动物之一,被称为"土壤生态工程师",对土壤污染物非常敏感。当前,关于重金属污染对土壤动物蚯蚓急性毒性效应的研究已经很多,但关于重金属对蚯蚓行为变化方面的研究还非常缺乏。本研究以赤子爱胜蚓为实验对象,采用滤纸急性毒性试验法研究铅单一及铅镉复合污染对蚯蚓的急性毒性效应,并采用2D装置评价蚯蚓的掘穴行为响应。研究结果表明:1)通过滤纸接触法,铅单一污染下赤子爱胜蚓的半致死浓度48 h(LC_(50))为439.33 mg/L;铅镉复合污染时赤子爱胜蚓的48 h LC_(50)为Cd~(2+) 84.20 mg/L和 Pb~(2+) 239.55 mg/L,且两者联合毒性效应为拮抗作用。2)随着铅单一、铅镉复合处理浓度的增加,蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比显著下降,处理第7 d,150 mg/kg Pb胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了85.63%与59.65%,144 mg/kg Pb+35 mg/kg Cd复合胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了95.28%与61.63%;相关分析表明,洞穴长度与暴露时间、铅处理浓度、暴露时间×铅处理浓度、铅镉处理浓度、铅镉处理浓度×时间均存在极显著的相关性;洞穴每日最大深度与暴露时间、铅处理浓度、铅镉处理浓度存在极显著的相关性。本研究建立剂量-效应关系研究重金属对蚯蚓的直接毒性与潜在风险评估,为蚯蚓掘穴行为的洞穴长度与深度作为潜在且有前途的生物标志物提供了理论支持与科学依据。     

铅单一及铅镉复合暴露对赤子爱胜蚓急性毒性效应及其掘穴行为响应

重金属是一种重要的土壤环境污染物,严重危害着土壤动物的生存。蚯蚓是最重要的土壤动物之一,被称为土壤生态工程师,对土壤污染物非常敏感。当前,关于重金属污染对土壤动物蚯蚓急性毒性效应的研究已经很多,但关于重金属对蚯蚓行为变化方面的研究还非常缺乏。本研究以赤子爱胜蚓为实验对象,采用滤纸急性毒性试验法研究铅单一及铅镉复合污染对蚯蚓的急性毒性效应,并采用2D装置评价蚯蚓的掘穴行为响应。研究结果表明：1）通过滤纸接触法,铅单一污染下赤子爱胜蚓的半致死浓度48 h（LC50）为439.33 mg/L;铅镉复合污染时赤子爱胜蚓的48 h LC50为Cd2+ 84.20 mg/L和 Pb2+ 239.55 mg/L,且两者联合毒性效应为拮抗作用。2）随着铅单一、铅镉复合处理浓度的增加,蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比显著下降,处理第7 d,150 mg/kg Pb胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了85.63%与59.65%,144 mg/kg Pb+35 mg/kg Cd复合胁迫下蚯蚓洞穴总长度和每日最大深度与对照相比分别降低了95.28%与61.63%;相关分析表明,洞穴长度与暴露时间、铅处理浓度、暴露时间×铅处理浓度、铅镉处理浓度、铅镉处理浓度×时间均存在极显著的相关性;洞穴每日最大深度与暴露时间、铅处理浓度、铅镉处理浓度存在极显著的相关性。本研究建立剂量-效应关系研究重金属对蚯蚓的直接毒性与潜在风险评估,为蚯蚓掘穴行为的洞穴长度与深度作为潜在且有前途的生物标志物提供了理论支持与科学依据。     

生物炭对铜、铅、镉复合污染土壤的修复效果

将玉米秸热解制备的生物炭施入铜、铅、镉复合污染土壤,通过土壤培养实验和小白菜盆栽实验,探究 热解温度（400、700益）和施加量（1%、2%、5%）对生物炭修复重金属污染土壤效果的影响。结果表明,施加400益生物 炭（BC400）和700益生物炭（BC700）后土壤pH 分别增加0.14耀0.52 和0.27耀0.78。施加两种生物炭均可以使土壤重金 属形态钝化,降低小白菜对重金属的吸收;而且生物炭施加量越大,效果越明显。对重金属生物有效性降低的改良效 果顺序为BC700>BC400。在生物炭施加量相同的情况下,BC400 处理小白菜可食部干重大于BC700 处理。同时,相对 于施加量5%的BC700 处理,施加5%的BC400 能更明显地增加土壤微生物的生物量。     

石榴对镉、铅、锌复合污染土壤的修复效果

以石榴为供试材料,通过盆栽试验研究石榴在不同浓度梯度的镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤下对重金属的吸收、富集、转运规律。结果表明:低浓度的复合重金属污染(Cd~(2+)浓度≤5 mg/L,Pb~(2+)浓度≤500 mg/L,Zn~(2+)浓度≤500 mg/L)对石榴生长有明显的促进作用,大致表现为铅+锌镉+锌,镉+铅镉+铅+锌;石榴对镉的吸收能力较好,对铅和锌的吸收能力相对较弱;石榴在重金属复合污染下,其各个部位对重金属的富集受到抑制作用,在高浓度梯度下(Cd~(2+)浓度为50 mg/L,Pb~(2+)浓度为1 500 mg/L,Zn~(2+)浓度为1 500 mg/L)抑制作用更为明显,具体表现为镉铅锌;重金属污染对石榴从叶转运重金属到茎再到根有一定的促进作用。石榴在低浓度重金属污染(Cd~(2+)浓度≤5 mg/L,Pb~(2+)浓度≤500 mg/L,Zn~(2+)浓度≤500 mg/L)中生长旺盛,对镉、铅、锌吸收、富集及转运能力较好,可作为镉、铅和锌复合污染重金属土壤的修复植物。     

水稻对污染土壤中镉、铅、铜、锌的富集规律的探讨

研究了闽西某钢铁厂附近污染农田上水稻对土壤镉、铅、铜、锌的富集规律.结果表明,①糙米对各元素的富集系数依次为镉(0.25)>锌(0.18)>铜(0.11)铅(0.000 6). ②在土壤→根系、根系→茎叶、茎叶→糙米这几个部分之间,镉和铜从根系向茎叶的迁移最困难;从土壤到糙米,铅的迁移能力逐渐降低;土壤锌比较容易进入水稻根系,但从根系向地上部迁移则较难.③不同田块水稻糙米对土壤镉的富集系数变异比锌和铜大得多,说明影响糙米对土壤镉富集的因素比较复杂.     

蒲公英对土壤重金属镉铅铜汞砷的影响

研究蒲公英种植茬数对土壤重金属镉、铅、铜、汞、砷的影响,可以为蒲公英作为植物修复土壤提供有效的理论依据.采集不同茬数的植株样品5次,分别检测粗根、细根、叶、花部位的5种重金属含量;土壤样品6次,1次为种植前土壤的检测,5次是采集植株时同时采集土壤进行5种重金属的检测.选取蒲公英1a生长周期的前、中、后3茬土壤进行重金属...     

汞镉铅复合污染菜地施用石灰对菜心及土壤的影响

采用盆栽实验研究了在汞镉铅三级水平复合污染的菜地上施用不同量Ca(OH)2(石灰)对菜心生长、生理及品质的影响,同时探讨了汞镉铅在菜心中的富集量及土壤中有效态汞镉铅含量.结果表明,适量施用Ca(OH)2(使得土壤pH约为6.45左右)能明显降低重金属对菜心的毒害,促进菜心较好的生长,生物量较对照明显提高,品质也明显优于对照;但当Ca(OH)2施用过量致使土壤呈现强碱性时这种效果并不明显甚至有不及对照的趋势;而汞镉铅在菜心中的富集量以及土壤中有效态汞镉铅含量则随Ca(OH)2施用量的增加而降低.     

4种植物对铅、镉和砷污染土壤的修复作用研究

通过盆栽试验从野生和栽培的植物中筛选具有吸收重金属Cd、As和Pb的超富集植物。结果表明,重金属Cd、As和Pb处理对所选的4种植物的株高均无显著影响,但显著降低皱叶狗尾草和百喜草的生物量,As胁迫显著降低辣蓼的生物量。4种植物地上部重金属含量均未超过临界指标含量,其中辣蓼地下部Cd含量、香根草地下部Pb含量和皱叶狗尾草地下部Pb含量超过临界指标含量,具有修复污染土壤的潜能。

     

碳酸钙对铜铅铬复合污染土壤的修复机制

【目的】探讨碳酸钙对铜、铅、铬复合污染土壤的钝化效果及修复机制。【方法】利用碳酸钙对复合污染土壤中的Cu、Pb和Cr进行钝化处理,以重金属有效态含量的减少对碳酸钙投加量进行优化,并对土壤中Cu、Pb和Cr有效态含量的减少进行动力学模拟;运用改进的BCR分级提取法对土壤中的3种重金属进行形态分析,并对修复后的土壤进行X射线衍射(XRD)分析,初步探讨碳酸钙对复合污染土壤中3种重金属的钝化机制。【结果】碳酸钙投加量为50g/kg时,其对Cu、Pb和Cr污染土壤的修复效果最佳,此时Cu、Pb和Cr有效态含量减少的动力学符合Elovich方程;钝化28d后,与空白对照组(未添加CaCO3)相比,Cu、Pb和Cr 3种重金属的可交换态含量分别减少28.2%,31.9%和74.8%,可还原态含量分别增加2.9,2.0和1.3倍,残渣态含量分别增加5.8,2.7和1.3倍,可氧化态含量无明显变化。【结论】碳酸钙对土壤中Cu、Pb、Cr 3种重金属的有效态含量有明显钝化效果,其一方面通过提高土壤pH提升土壤对重金属的吸附性能,促进重金属生成Cu3(OH)2(CO3)2等沉淀;另一方面其直接与重金属生成更难溶的PbCO3等沉淀,促进土壤中重金属的钝化。     

4种植物对铅、镉和砷污染土壤的修复作用研究

通过盆栽试验从野生和栽培的植物中筛选具有吸收重金属Cd、As和Pb的超富集植物。结果表明,重金属Cd、As和Pb处理对所选的4种植物的株高均无显著影响,但显著降低皱叶狗尾草和百喜草的生物量,As胁迫显著降低辣蓼的生物量。4种植物地上部重金属含量均未超过临界指标含量,其中辣蓼地下部Cd含量、香根草地下部Pb含量和皱叶狗尾草地下部Pb含量超过临界指标含量,具有修复污染土壤的潜能。     

铜离子与铜镉离子复合污染对稻田土壤酶活性的影响研究

通过对Cu2+单一处理和铜镉复合处理条件下土壤酶活性的对比分析,研究了铜镉元素对土壤酶毒性的不同复合效应以及稻田土壤重金属污染状况与土壤酶活性的相互关系.研究结果表明,重金属复合污染不仅与单一元素污染的生物学效应不同,而且对土壤酶活性的影响也更为复杂.Cu2+单一污染对稻田土壤酶的抑制效应顺序为磷酸酶＞脲酶＞过氧化氢酶,与铜镉复合污染的抑制效应顺序脲酶＞磷酸酶＞过氧化氢酶不同.脲酶和磷酸酶对铜镉污染反应敏感,其活性与Cu2+浓度和铜镉复合浓度均呈显著负相关.铜镉复合污染对脲酶表现出协同抑制的特征;对过氧化氢酶和磷酸酶的毒性表现出不同程度的拮抗作用.建议综合脲酶和磷酸酶活性作为评价和预测稻田土壤铜镉污染的生物学指标.     

铅镉铜锌复合污染对鹅毛竹生理生化特性的影响

采用盆栽试验的方法研究重金属Cd、Pb、Cu、Zn复合污染对鹅毛竹生理生化特性的影响,结果表明：在一定的重金属浓度范围内,随着各种重金属浓度的增加,鹅毛竹的叶绿素合成受到抑制,细胞膜的透性增加,MDA含量增加;2种保护酶对不同处理水平的重金属响应不同,其中APX表现出强的自我调节能力,随着重金属浓度的升高,APX的活性不断升高,但是GR活性呈现下降趋势且总体低于对照。     

钝化剂种类和粒径对复合污染土壤镉铅有效态的影响

为探讨钝化剂种类和粒径对重金属污染土壤的钝化效果,采用室内培养的方法,通过添加三个粒径（60~100、100~200、>200目）下的四种不同钝化剂（自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土、磷矿粉）,研究钝化剂种类和粒径对重金属复合污染土壤中有效态Cd、Pb的影响。钝化60 d之后的结果表明,自制无机型钝化剂、生物质炭+熟石灰和磷矿粉均在>200目粒径下对土壤有效态Cd的钝化效果最好,较对照分别减少了9.54%、13.93%和11.08%;其中,硅藻土在100~200目的粒径下效果最佳,有效态Cd含量与对照相比降低了22.35%。自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭、硅藻土和磷矿粉对土壤有效态Pb的钝化效果都在>200目的粒径下最好,有效态Pb含量与对照相比分别减少了17.81%、18.70%、11.54%和22.19%,其中磷矿粉的钝化效果最佳。研究表明,自制无机型钝化剂、石灰+生物质炭和磷矿粉都是粒径越小钝化土壤重金属Cd、Pb效果越好,可能是由于较小粒径更有利于Cd和Pb由活性态向非活性态转化,硅藻土对Cd、Pb的钝化效果在三个粒径处理间差异不显著。     

不同钝化剂对重金属复合污染土壤的修复效应研究

通过向重金属复合污染土壤分别施加5%和20%(钝化剂与土壤质量比)磷矿粉、木炭、坡缕石、钢渣4种钝化剂,测定了土壤p H值、重金属(Pb、Cd、Cu、Zn、As)生物有效态(单级提取)和各赋存形态(分级提取)的变化,评价了钝化剂对土壤重金属的钝化效果,采用X射线衍射法(XRD)和比表面-孔径分布仪测定了钝化剂的物相组成、比表面积和孔径特征,并探讨了钝化剂的修复机制。土壤重金属生物有效态单级提取结果表明,在20%处理下,坡缕石、钢渣、磷矿粉能显著降低土壤中5种重金属生物有效态含量,其中坡缕石降低Pb、Cd、Cu、As的最高比例可分别达54.3%、48.8%、50.0%、35.0%,钢渣降低Zn则高达43.7%。土壤重金属各赋存形态的分级提取结果表明,20%坡缕石能使植物易吸收的土壤可交换态Pb显著减少,而使难吸收的残渣态Pb显著增加;20%坡缕石、钢渣或磷矿粉能显著降低土壤中可交换态Cd含量;20%钢渣或20%磷矿粉处理后可交换态和碳酸盐结合态Zn含量明显减少,坡缕石处理使残渣态Zn显著增加;钢渣或20%磷矿粉能显著增加残渣态Cu含量;添加20%磷矿粉后生物难吸收的钙型砷含量显著增加。4种钝化剂对重金属的钝化机制各有不同,木炭和坡缕石具有较大的比表面积和孔容,对重金属的钝化以吸附和表面络合为主;钢渣和磷矿粉具有较高的p H值,其对重金属的修复机制以化学沉淀为主。     

铜、锌和铅复合污染对土壤水解酶活性的影响

为研究土壤酶活性变化和重金属污染的关系,通过室内正交实验,考察重金属Cu、Zn 和Pb 复合污染对转化酶、脲酶和碱性磷酸酶3 种水解酶活性的影响。结果发现:Cu 浓度为400 mg·kg^-1时,脲酶和碱性磷酸酶活性分别是对照样品的49%和56%;Zn为500 mg·kg^-1时,与对照样品酶活性相比,转化酶和碱性磷酸酶活性分别是对照样品的97%和91%,脲酶活性有所增加;Pb 为500mg·kg^-1时,转化酶和脲酶活性比对照升高,碱性磷酸酶活性降低,是对照样品酶活性的87%。Cu 对3 种酶都有抑制作用,效果最显著,Zn次之,Pb 主要体现为激活效应;考虑交互作用时,Cu×Zn 对脲酶活性有显著影响 (P<0.05) ,在95%置信区间下,Cu×Zn、Cu×Pb对碱性磷酸酶酶活性影响显著;3 种水解酶中以碱性磷酸酶活性对重金属的影响反应最敏感,表明碱性磷酸酶活性可以表征土壤重金属Cu 的污染程度。     

立体修复技术对镉铅复合污染麦田土壤的作用效果研究

针对镉(Cd)、铅(Pb)复合污染土壤中小麦籽粒重金属超标问题,以Cd、Pb复合污染石灰性土壤为研究对象,选用Cd、Pb低积累小麦品种‘济麦22’,探究杏核生物炭单独施用以及与叶面调理剂(ZnSO4、MgSO4、氨基酸复合菌剂)联合施用对Cd、Pb复合污染麦田的修复效果。结果表明：生物炭单独施用修复效果有限,单施生物炭处理根际土有效态Cd、Pb含量占总量的比值与对照(CK)相比差异不显著,而添加10 t/hm²生物炭(C2)处理效果优于5 t/hm²(C1)处理,10 t/hm²生物炭+叶面喷施调理剂联施与单施生物炭相比,各处理根际土壤有效态Cd、Pb含量占总量的比值差异不显著,对Cd而言,只有生物炭+氨基酸复合菌剂处理(C2+A)小麦籽粒Cd降低22.56%(P>0.05),对于Pb而言,生物炭+ZnSO4处理(C2+Zn)和C2+A处理小麦籽粒Pb含量分别降低27.36%和28.06%(P<0.05),Pb含量可降至我国食品安全标准限值以下(0.2 mg/kg,GB 2762—2017),生物炭+MgSO...     

镉与菲复合污染对安德爱胜蚓(Eisenia andrei)溶酶体膜稳定性的影响

采用自然土壤染毒法,研究镉(Cd)与菲(Phe)单一及复合污染对安德爱胜蚓(Eisenia andrei)体腔细胞溶酶体膜中性红保持时间(NRRT)的影响,探讨Cd、Phe的跨膜毒理机制.结果表明, NRRT与Cd污染浓度和染毒时间存在明显的剂量-效应关系.随染毒时间延长,Cd与Phe复合污染对蚯蚓体腔细胞毒性逐渐增加.蚯蚓染毒7 d后和染毒14 d后,Cd与Phe复合污染对蚯蚓体腔细胞溶酶体膜损伤的交互作用都表现为协同作用;Cd是影响Cd-Phe复合污染对蚯蚓体腔细胞溶酶体膜NRRT影响的主效应因子.NRRT表征Cd-Phe复合污染毒性灵敏、准确、重复性好,是评价Cd-Phe单一及复合污染的一种合理可行的实验方法,可用于对Cd-Phe复合污染的早期预警.     

温度与重金属(Cd)复合污染对黑鲷SOD和CAT的影响

采用半静态实验方法,设置不同温度和Cd2+浓度对黑鲷进行96h急性试验,测定其肝脏内SOD和CAT活性的变化.试验结果表明,单一温度试验组SOD活性随温度升高表现为先上升再下降再回升的趋势,26℃处SOD活性最高;CAT活性随温度升高表现为先上升后下降的趋势,29℃处达到最大值;0.5mg/L Cd2+浓度组SOD和cAT活性随温度上升都表现为先上升再下降的趋势,最高值出现在26℃处;50 mg/L Cd2+浓度组soD活性值随温度升高表现为先上升再下降再回升的趋势,最高值出现在26℃处,CAT活性随温度升高表现为先上升再下降的趋势,在26℃达到最高值.     

镉-苯并（a）芘单一及复合污染对小麦种子萌发的影响

通过高等植物生态毒理试验,以根长、芽长和发芽率为主要测定指标,研究了镉-苯并(a)芘单一/复合污染对小麦种子萌发的影响,以考察两者复合污染的生态效应并筛选敏感毒性诊断指标。结果表明,镉与苯并(a)芘单一/复合污染条件下,小麦根伸长、芽长和发芽率均受到不同程度的影响。其中,镉单一污染条件下小麦的根长和芽长显著高于对照,表现为刺激生长效应;苯并(a)芘单一污染胁迫显著抑制了小麦根长和芽长的伸长;两者复合污染促进了小麦的生长。单一污染条件下,苯并(a)芘对小麦种子早期生长的毒害效应大于镉。两种污染物在供试浓度范围内相互作用的联合毒性效应为拮抗特征。3个指标中,小麦发芽率的指示效应最不明显。     

蚕沙有机肥—铁基复配材料对镉砷锌复合 污染土壤的修复效应

【目的】研究蚕沙有机肥与不同铁基复配对复合污染土壤重金属的钝化效果,为筛选可高效协同钝化镉砷锌的修复材料提供技术参考。【方法】采用室内土培实验,通过向镉砷锌复合污染土壤中添加蚕沙有机肥与铁粉、硫酸亚铁和硫酸铁3种不同铁基材料复配而成的钝化剂,对比分析不同蚕沙有机肥—铁基钝化剂对土壤中重金属有效态及形态转化的影响,并对重金属有效态及其在土壤中的赋存形态进行相关性分析。【结果】蚕沙有机肥与不同铁基材料复配可不同程度降低复合污染土壤中镉砷锌3种重金属的有效态含量,增加其残渣态含量,其中以蚕沙有机肥—铁粉(配比为1∶2)复配效果最佳,可使土壤中镉、砷和锌的有效态含量分别降低42.5%、75.0%和48.6%,镉、砷和锌的酸可提取态含量分别降低18.3%、76.7%和16.3%,残渣态含量分别增加8.3%、54.2%和36.1%;对重金属的有效态与各形态进行相关性分析可知,镉、砷和锌的有效态与残渣态均呈极显著负相关(P0.01,下同),有效态镉与酸可提取态和可还原态镉呈极显著正相关,有效态锌与酸可提取态、可还原态和可氧化态锌均呈极显著正相关,有效态砷与酸可提取态砷呈显著正相关(P0.05),与可还原态和可氧化态呈极显著正相关;添加蚕沙有机肥—铁粉(配比为1∶2)使土壤pH从5.89提高至7.42,显著高于其他钝化剂处理,土壤有机质含量增加38.0%。【结论】蚕沙有机肥—铁粉复配材料可实现镉砷锌的协同钝化,以1∶2配比的钝化效果最佳,在镉砷锌多金属复合污染农田土壤修复中具有潜在应用价值。