赤子爱胜蚓处理土壤重金属Pb和Cu复合污染效果研究

近年来,土壤重金属污染日益严重且大多数以复合污染的形式出现,因而寻求一种有效处理重金属复合污染的方法迫在眉睫。本文模拟在不同浓度Pb、Cu污染的土壤中接种赤子爱胜蚓,研究其对Pb、Cu 2种重金属的单一耐受力以及Pb、Cu复合污染下赤子爱胜蚓对重金属污染土壤的重金属富集及耐受力变化情况。结果表明,赤子爱胜蚓对Pb的耐受力明显高于对Cu的耐受力。在Pb胁迫下,蚯蚓对Cu的富集降低;在Cu的胁迫下,蚯蚓对Pb的富集明显降低。赤子爱胜蚓对重金属Pb的富集量随着土壤中重金属浓度增加而增加。蚯蚓体内重金属Pb、Cu浓度升高对蚯蚓活动造成一定程度的抑制,导致蚯蚓对土壤中重金属Pb、Cu富集效果降低。     

杀螟丹、螺虫乙酯和铜镉二元复合污染的联合毒性

针对农业活动中广泛使用的杀螟丹、螺虫乙酯和常见重金属污染物铜、镉,以费氏弧菌为受试生物研究污染物并存状态下的联合毒性。通过研究在不同暴露时间下二元复合污染对费氏弧菌的急性毒性效应,计算半数效应浓度EC_(50),并采用混合毒性指数法评价联合毒性。研究表明,铜、镉、杀螟丹、螺虫乙酯单一暴露于费氏弧菌15 min的EC_(50)分别为0.53、0.74、79.06 mg·L~(-1)和116.67 mg·L~(-1)。杀螟丹和重金属的混合体系对费氏弧菌的联合毒性主要表现为相加作用,当螺虫乙酯在混合体系中占比较低时,也表现为部分相加作用。杀螟丹和螺虫乙酯能够减缓金属离子进入细胞的速率,因此费氏弧菌急性毒性实验研究联合毒性时,暴露时间应延长至45 min以上。     

赤子爱胜蚓处理土壤重金属Pb、bu复合污染效果研究

近年来,土壤重金属污染日益严重,且大多数以复合污染的形式出现,因此寻求一种有效处理重金属复合污染的方法迫在眉睫。本文模拟在重金属污染的土壤中接种赤子爱胜蚓,研究赤子爱胜蚓对Pb、Cu两种重金属的单一耐受力,设置Pb实验浓度分别为1000mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg;Cu实验浓度分别为120mg/kg、160mg/kg、200mg/kg、240mg/kg。结果表明,赤子爱胜蚓对Pb的耐受力明显高于Cu的耐受力。在此基础上研究了Pb、Cu复合污染下,赤子爱胜蚓对重金属污染土壤的重金属富集及耐受力变化情况。在Pb胁迫下,蚯蚓对Cu的富集降低,在Cu的胁迫下,蚯蚓对Pb的富集明显降低。赤子爱胜蚓对重金属Pb的富集量随着土壤中重金属的浓度增加而增加。蚯蚓体内重金属Pb、Cu的浓度升高对蚯蚓的活动会造成一定程度的抑制作用,导致蚯蚓对土壤中的重金属Pb、Cu的富集效果降低。     

Pb对赤子爱胜蚓的影响

通过急性毒性试验测定了不同培养条件下Pb对蚯蚓的毒害作用,并通过牛粪、砖红壤培养试验,测定了蚯蚓对Pb的忍耐性,及不同形态Pb对蚯蚓体重的影响。研究结果如下:蚯蚓在在液、沙、泥土和干牛粪中的急性半致死剂量(LD50)分别为354.41mg/kg、360.95mg/kg、1228.02mg/kg和3894.62mg/kg。蚯蚓在腐熟牛粪中对Pb有很好的忍耐性,当牛粪中Pb含量达到15000mg/kg时蚯蚓依然能够生存。蚯蚓在Pb污染砖红壤生活60d后回收率和体重均有下降,在土壤Pb含量分别为400mg/kg和444mg/kg时蚯蚓的回收率和增长率下降最快,分别为0.6403和-0.4358。限制蚯蚓增长的程度大小Pb形态依次为:碳酸盐结合态>交换态>有机态>无定形氧化锰结合态>晶形氧化铁结合态>无定形氧化铁结合态>残渣态。     

赤子爱胜蚓对氯氰菊酯暴露的生态毒性响应

以赤子爱胜蚓为供试生物,采用滤纸接触法及土壤培养法,通过急性毒性、生长毒性、再生繁殖毒性试验及CYP3A4酶活性毒性响应试验,进行了在不同生态响应水平上氯氰菊酯胁迫对蚯蚓的毒性效应研究,初步确定了急性毒性、生长繁殖和细胞酶活力指标的敏感性.结果表明:滤纸试验中氯氰菊酯对蚯蚓的48 h LC50和72h LC50分别为445.4、212.1 μg·cm-2,土壤试验中7d LC50和14 d LC50分别为121.6、80.2 mg· kg-1;再生繁殖试验中低剂量氯氰菊酯刺激蚯蚓体重增长、短期内诱导蚯蚓产茧率,抑制蚯蚓幼体孵育.CYP3A4酶活性毒性响应滤纸试验中氯氰菊酯对蚯蚓的CYP3A4酶活性产生明显诱导的浓度为21.5 ng·cm-2,在214.8 ng·cm-2产生明显的抑制作用;土壤试验中3d暴露后,10 mg·kg-1氯氰菊酯诱导蚯蚓体内CYP3A4活性显著升高,随着暴露时间延长,氯氰菊酯对CYP3A4活性的诱导作用始终存在,但诱导的高值浓度随暴露时间的延长而降低,CYP3A4酶活力与土壤中氯氰菊酯浓度之间呈现明显的倒U型量-效响应曲线.研究表明,各指标敏感性表现为细胞酶活力＞生长繁殖＞急性毒性,同时也证明了CYP3A4可以作为土壤拟除虫菊酯风险评价的潜在敏感生物标记物.     

Cr6+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr6+对不同土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国主要土壤类型中的酸性红壤、碱性褐土和风沙土不同肥力的土壤为供试土样,采用室内模拟方法,研究添加不同含量Cr6+溶液后,土壤转化酶、纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性的变化规律。【结果】添加Cr6+后,随着Cr6+含量的增加,除褐土高肥力和风沙土低肥力土样,其他土样脲酶活性总体呈降低趋势;除了褐土高肥力土样,其他土样转化酶活性总体呈降低趋势;各土样碱性磷酸酶活性的变化规律不明显;Cr6+的加入,明显抑制了土壤纤维素酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶及总体酶活性,通过拟合模型计算得到,代表酸性土壤的红壤Cr6+污染生态剂量(ED10)最小值分别为:纤维素酶186mg/kg、芳基硫酸酯酶2.6mg/kg、脱氢酶3.8mg/kg,代表碱性土壤的褐土和风沙土Cr6+污染ED10分别为:纤维素酶162mg/kg、芳基硫酸酯酶11.7mg/kg、脱氢酶8.1mg/kg。【结论】土壤有机质对Cr6+含量具有明显的缓冲作用;pH对Cr6+的生态毒性有一定影响,不同土壤酶在酸碱性不同的土壤中表现出对Cr6+轻度污染的敏感程度不一致,其中酸性土壤中芳基硫酸酯酶对Cr6+的毒害反应更敏感,碱性土壤中脱氢酶对Cr6+的毒害反应更敏感,2种酶均可作为表征Cr6+毒害的酶指标。     

重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响

探讨了重金属与酞酸酯复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性的影响,旨在为研究利用土壤酶活性评价土壤重金属复合污染的可行性提供科学支撑,以土壤环境中的2类典型污染物:重金属(Cd、Zn、Pb)和酞酸酯(DMP、DnBP、DEHP)为研究对象,采用均匀试验设计,通过室内试验的方法,观察6种不同性质的无机与有机污染(Cd、Pb、Zn、DEHP、DMP、DnBP)复合污染。影响土壤脲酶活性的主要因子依次为:Cd>DnBP×DMP>Pb×DMP>DMP×Zn>DnBP>Zn;影响过氧化氢酶活性的主要因子依次为:Cd>Pb>DMP×Zn>DnBP×Pb>DMP>Zn。复合投加2类污染物能使土壤酶活性受到不同程度的抑制,且抑制率随时间的推移而下降,重金属和酞酸酯复合污染与污染物的浓度密切相关,但脲酶活性较过氧化氢更为敏感。     

重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响

探讨了重金属与酞酸酯复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性的影响,旨在为研究利用土壤酶活性评价土壤重金属复合污染的可行性提供科学支撑,以土壤环境中的2类典型污染物:重金属(Cd、Zn、Pb)和酞酸酯(DMP、DnBP、DEHP)为研究对象,采用均匀试验设计,通过室内试验的方法,观察6种不同性质的无机与有机污染(Cd、Pb、Zn、DEHP、DMP、DnBP)复合污染。影响土壤脲酶活性的主要因子依次为:Cd>DnBP×DMP>Pb×DMP>DMP×Zn>DnBP>Zn;影响过氧化氢酶活性的主要因子依次为:Cd>Pb>DMP×Zn>DnBP×Pb>DMP>Zn。复合投加2类污染物能使土壤酶活性受到不同程度的抑制,且抑制率随时间的推移而下降,重金属和酞酸酯复合污染与污染物的浓度密切相关,但脲酶活性较过氧化氢更为敏感。     

Ni2+、Cu2+、Zn2+对膨胀肾形虫的毒性效应

以土壤纤毛虫中的膨胀肾形虫作为实验材料,研究了Ni 2+、Cu2+和Zn2+三种金属离子对土壤纤毛虫的毒性效应。单一离子的急性毒性实验结果表明:在不同浓度的重金属作用下,膨胀肾形虫的生长受到明显的抑制,三种重金属离子对膨胀肾形虫的毒性大小顺序为Ni 2+﹥Cu2+﹥Zn2+,且三种重金属的LC50值大致是随着时间延长而变小的。联合毒性实验结果表明:在不同配比下,联合作用类型和强度有一定的差异;同一配比下,采用不同的评价方法,联合作用结果也存在差异。总体来说,Ni 2+-Cu2+在浓度1∶1时,为拮抗作用,毒性1∶1时,先协同后拮抗;Cu2+-Zn2+在浓度1∶1时,为拮抗作用,毒性1∶1时,先协同再拮抗;Ni 2+-Zn2+在浓度1∶1时,均为拮抗作用,毒性1∶1时,先协同后拮抗;Zn2+-Ni 2+-Cu2+在浓度1∶1和毒性1∶1时,均为拮抗作用。     

农药和重金属复合污染对蚯蚓的毒理效应

蚯蚓是土壤生态系统中最大的动物区系,对促进土壤生成、维持土壤理化结构及生态功能等均有重要作用.文章通过综述重金属和农药单一及复合污染对蚯蚓的生态毒理效应,分析了用于评估两者复合污染作用方式的模型.建议将污染物复合污染的生态毒理效应纳入化学品毒性风险评估框架,以期为环境标准的制定和环境风险评价提供依据.     

草本植物对铬污染的响应

采用人工模拟盆栽试验研究了重金属Cr6+胁迫对白花三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festucaarundinacea)、紫花苜蓿(Medicago sativaL.)株高、丙二醛含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)含量的影响。结果表明,3种草本植物对重金属Cr6+的耐受能力不同,白花三叶草耐性最强,紫花苜蓿的耐性最弱。Cr6+胁迫导致3种植物的生长均受到抑制。随Cr6+污染质量分数增加,3种植物的叶绿素含量和叶绿素a/叶绿素b比值都呈下降的趋势;MDA含量呈递增的趋势;SOD活性普遍降低;POD活性明显低于对照。     

Cu2+、Cd2+、Hg2+对玉米幼苗生长和抗氧化酶活性的影响

【目的】研究必需元素Cu²⁺和非必需元素Cd²⁺、Hg²⁺对玉米幼苗生长及抗氧化酶活性的影响,探讨玉米抵抗重金属毒害的机理。【方法】用自来水(CK)及高(1 mmol/L)、中(0.5 mmol/L)、低(0.25 mmol/L) 3个浓度的重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺溶液滴灌玉米幼苗,处理3 d后测定玉米幼苗根长和叶长、可溶性蛋白和叶绿素含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的活性,并对根系和叶片中POD同工酶表达的变化进行电泳分析。【结果】与CK相比,3种重金属离子明显抑制玉米幼苗生长,提高根系和叶片中可溶性蛋白含量,对叶绿素含量的影响与其浓度有关。Cu²⁺对玉米根系中SOD活性无明显影响,Cd²⁺和Hg²⁺明显降低了根系中SOD活性。Cu²⁺使玉米幼苗根系中POD活性增强;低浓度Cd²⁺和Hg²⁺使玉米根系中POD活性增强,中、高浓度Cd²⁺和Hg²⁺则使玉米根系中POD活性减弱。重金属对根系中POD同工酶的影响表现为：Cu²⁺无明显影响,Cd²⁺减弱了Rb1和Rb2的表达,Hg²⁺则抑制了Rb1的表达,增强了Rb2的表达,且低浓度Hg²⁺诱导出了Rb3。重金属对叶片中POD同工酶的影响表现为：随着处理浓度的增大,Lb5表达增强,其中Cd²⁺的诱导效果最强;与CK 及Cu²⁺ 和Cd²⁺相比,Hg²⁺完全抑制了Lb6的表达。【结论】Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺对玉米生长及SOD和POD活性的影响,与重金属种类和浓度有关,并存在器官特异性。重金属中必需元素和非必需元素都会影响POD同工酶的表达,但作用机理不同。     

Cr3+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr3+对土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国常见的红壤(酸性土壤)及褐土和风沙土(碱性土壤)为供试土样,采用室内模拟方法,在供试土样中添加0,50,100,300,500,1 000,1 500,3 000mg/kg Cr3+,研究不同Cr3+含量下土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶和总体酶活性的变化规律。【结果】Cr3+显著或极显著地抑制了土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,且均为完全抑制作用(包括竞争性抑制和非竞争性抑制),供试土样中Cr3+轻度污染时的生态剂量(ED10)为25mg/kg;酸性土壤中脲酶、芳基硫酸酯酶和过氧化氢酶对Cr3+的毒害反应更敏感,碱性土壤中磷酸酶和脱氢酶的反应更敏感。【结论】土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性及总体酶活性均可用来表征土壤Cr3+污染程度的大小;土壤pH、有机质含量对土壤酶与Cr3+的关系具有重要影响。     

生物炭/凹凸棒石复合材料对铅镉的吸附

为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理,以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料,在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料。通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的影响,利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析,从定性和定量的角度分析其作用机理,明确主导吸附机制。结果表明：准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附过程。与原始生物炭和凹凸棒石相比,水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果,对Cd²⁺的最大吸附量分别为132.97 mg·g^-1与132.39 mg·g^-1,对Pb²⁺的最大吸附量分别为222.60mg·g^-1与220.55 mg·g^-1。机理分析表明,复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用。定量分析进一步证明,沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd²⁺的过程中所占比例分别为84.6%、77.3%,在吸附Pb²⁺的过程中所占比例分别为82.0%、78.3%,是复合材料吸附重金属的主要机理,其次为阳离子交换作用,官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小。研究表明,复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd²⁺和Pb²⁺的性能,是一种极具潜力的吸附材料,且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制。     

1株耐铜、锌离子土霉素降解菌的筛选鉴定及特性

【目的】铜、锌离子和土霉素作为养殖业中常用饲料添加剂,在畜禽粪便和污水中大量残留,形成了复合污染。本文在铜、锌离子的胁迫下筛选出降解土霉素的菌株。【方法】通过选择培养基,从养殖废水中筛选分离出1株土霉素降解菌DJI,优化其降解条件,测定DJ1菌株对其他四环素类抗生素和氯霉素的耐受性。【结果】通过菌株形态学特征及18S rDNA序列比对分析,确定DJ1菌株为Cutaneotrichosporon cutaneum。该菌在pH7、温度30℃、装液量50 mL(使用250 mL三角瓶)、底物质量浓度200 mg/L、接种量为1%(φ)的条件下,培养5 d后对土霉素的降解率为78.83%。在低质量浓度(50 mg/L)土霉素的培养基中,添加50 mg/L Zn~(2+)抑制了土霉素的降解;而在高质量浓度(200mg/L)土霉素培养基中,添加50 mg/L Cu~(2+)抑制了土霉素的降解。菌株DJ1对四环素类抗生素及氯霉素具有高耐受能力,耐受均超过700 mg/L,能在抗生素与重金属铜、锌离子二元交叉培养基平板上生长,具有耐抗生素与重金属的双重抗性。【结论】菌株DJI具有高耐受四环素类抗生素、氯霉素、铜和锌离子的能力,能高效降解土霉素,可在环境抗生素污染防治中发挥积极作用。     

铬（Cr6+ ）胁迫对蚕豆幼苗根生长和细胞分裂的影响

为了阐明Cr6+胁迫对蚕豆根尖分生组织细胞的遗传毒害效应,研究Cr6+胁迫对蚕豆种子萌发、幼苗根生长、根尖细胞分裂及染色体畸变的影响。结果表明,低质量浓度Cr6+促进蚕豆种子萌发,而高质量浓度Cr6+有抑制作用,并且随着处理时间的延长,其最适质量浓度降低。当Cr6+质量浓度超过10mg/L时,蚕豆幼苗根的生长明显受到抑制,并且呈现时间效应关系。外部形态上,高质量浓度Cr6+导致蚕豆根明显弯曲,根尖呈现褐色、深褐色,甚至黑色,部分开始硬化。当Cr6+质量浓度≥5mg/L时,随着Cr6+质量浓度的增加,处理时间的延长,蚕豆根尖细胞有丝分裂指数下降,且表现明显的剂量效应和时间效应关系,进入细胞分裂前期、后期和末期的细胞明显减少,而中期细胞所占的比例上升。同时染色体产生染色体断片、染色体桥、落后染色体、染色体粘连及多极分裂等各种类型的畸变,但以染色体断片为主,其次是微核。当Cr6+质量浓度≤100mg/L时,随着Cr6+质量浓度的增加和处理时间的延长,蚕豆根尖细胞微核率增加;但当Cr6+质量浓度为200mg/L,处理超过48h后,随着处理时间的延长,其微核率反而下降。     

Cu（2＋）、Cd（2＋）、Cr（6＋）胁迫对斑马鱼抗氧化酶活性的影响

[目的]研究Cu2＋、Cd2＋、Cr6＋对斑马鱼抗氧化酶活性影响,探讨重金属对斑马鱼毒性大小。[方法]以斑马鱼为模式生物,采用半静态法对斑马鱼进行驯养和试验,测定Cu2＋、Cd2＋和Cr6＋对超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性影响。[结果]Cu2＋暴露1d胁迫斑马鱼SOD和CAT为诱导效应,胁迫POD为抑制-诱导-抑制效应,Cu2＋暴露7 d胁迫斑马鱼SOD为诱导效应,胁迫POD和CAT为抑制效应;Cd2＋和Cr6＋暴露1 d和7 d胁迫斑马鱼SOD和CAT均为诱导效应,胁迫POD为抑制效应。且暴露1 d和暴露7 d酶活性变化均显著。[结论]Cu2＋、Cd2＋和Cr6＋单一胁迫斑马鱼抗氧化系统酶活性变化显著,在短时间和低浓度暴露下,Cr6＋毒性作用最显著;在短时间中、高浓度暴露下,Cd2＋毒性作用最显著;长时间暴露时,Cu2＋毒性作用最强,可为重金属污染对水生生物毒性机理研究提供参考。     

花生壳生物炭去除水中铅镉离子的性能及吸附机理研究

以农业废弃物花生壳为原料,分别探讨了高热解温度下所得花生壳生物炭对单一溶液及混合溶液中铅镉离子的去除性能,并借助XRD对该过程的去除机理进行了分析。结果表明：热解温度为700 ℃的花生壳生物炭具有较高的比表面积及孔容,其对初始pH为3.5～5的铅镉溶液表现出优良的去除性能;当铅镉离子的初始浓度均为150 mg/L、固液比为1∶100、初始pH为4、吸附时间为24 h时,花生壳生物炭对Cd^{2 +} 的去除率超过80%,对Pb^{2 +} 的去除率达到99.04%;当铅镉离子共存时,溶液中的Cd^{2 +} 对Pb^{2 +} 的去除率几乎无影响,但Pb^{2 +} 却会显著抑制花生壳生物炭对Cd^{2 +} 的吸附;花生壳生物炭对水中铅镉的去除过程平衡吸附时间为960 min,过程满足拟二级动力学模型、Freundlich等温线方程,平衡吸附容量可达57.23、17.75 mg/g。花生壳生物炭对水中铅镉离子的去除过程主要为化学沉淀作用,其包括铅镉氢氧化物沉淀的生成及其向铅镉碳酸盐的转化。