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不同类型土壤中镍的生物富集特性及其对蚯蚓的毒性效应

解冬利  
【摘要】:文本采用ISO颁布的标准试验方法,研究了镍在我国13个省(市)的典型土壤中对模式动物赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性和慢性毒性,以及镍在赤子爱胜蚓体内的生物富集特性。研究内容和目的包括:(1)采用ISO(11268-1,1993)标准试验方法研究了镍在5种不同类型土壤中对赤子爱胜蚓的急性毒性,比较分析不同类型土壤中镍对蚯蚓的毒性差异;(2)采用ISO(11268-2,1998)标准试验方法研究了镍在13种不同类型土壤中对赤子爱胜蚓生长发育和生殖的影响,探讨土壤理化性质影响镍的生物有效性及毒性的机制;(3)研究了赤子爱胜蚓在13种土壤中对镍的生物富集作用,阐明土壤镍污染水平与蚯蚓体内镍富集浓度之间的相关关系。主要研究结果如下: 镍在5种不同类型土壤中对赤子爱胜蚓的急性毒性有所差异,LC50的变化范围为684.0~1970.6mg/kg。以LC50值的大小作为判断依据,镍在5种土壤中对赤子爱胜蚓的急性毒性大小顺序为:江西进贤红壤山东禹城潮土河北栾城潮土江苏常熟水稻土黑龙江海伦黑土。 镍在13种不同类型土壤中对蚯蚓生长发育和生殖的影响研究表明,赤子爱胜蚓的生长发育(体重变化)对镍的响应不太敏感,大多数土壤中只有当镍浓度达到较高水平(如560和1000mg/kg)时才对蚯蚓的体重产生明显的抑制效应,而反映赤子爱胜蚓生殖的测试终点(产茧量和幼蚓孵化量)对镍的响应相对比较敏感,当添加低浓度外源镍时,大多数土壤中蚯蚓的产茧量和幼蚓孵化量较对照组略有升高,表明低浓度外源镍对蚯蚓生殖可产生一定的刺激效应;随着镍污染浓度的增加,则对蚯蚓生殖产生显著的抑制作用。不同类型土壤中镍对蚯蚓产茧量和幼蚓孵化量的影响差异较大,其中镍抑制赤子爱胜蚓产茧的EC10作用范围为45.2~405.5mg/kg,最大差异近9倍;EC20的作用范围为72.8~473.2 mg/kg,相差近7倍;EC50的作用范围为153.1~620.9 mg/kg,相差4倍。镍对赤子爱胜蚓幼蚓孵化量的EC10变异范围为40.6-204.2mg/kg,相差5倍;EC20的变异范围为56.2~233.3mg/kg,相差4倍;EC50的变异范围为106.7~381.1mg/kg,相差近4倍。虽然镍在我国13种典型土壤中对蚯蚓的生殖毒性有很大的差异,但土壤理化性质与镍的毒性效应之间并没有显著的相关关系,土壤性质影响镍对蚯蚓生殖毒性的机制与规律还有待于进一步研究。 赤子爱胜蚓对镍的生物富集作用研究表明,蚯蚓体内镍浓度与土壤中外源镍的污染浓度呈显著正相关关系(p0.05),赤子爱胜蚓对镍的生物富集作用可以作为指示土壤镍污染水平与现状的生物标志物。 本论文研究结果可为建立预测镍对蚯蚓生殖毒性影响的陆地生物配体模型(t-BLM)提供参考数据,也为国家构建土壤生态筛选基准和开展特定场地污染土壤生态风险评估提供基础毒理数据。


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