【摘 要】
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本研究以ISO标准方法指南为指导,供试土壤为全国范围内20种典型土壤,供试生物为白符跳虫(Folsomia candida),毒性试验测试终点为个体死亡率和繁殖数量,初步研究重金属Cu、Zn的急、慢性毒性效应和毒性阈值。通过多元回归分析建立土壤理化性质对Cu、Zn毒性的预测模型,并初步探究不同老化时间以及淋洗对Cu、Zn毒性效应的影响,计算老化因子、淋洗因子的值并探究其与土壤理化性质之间的关系,以
【基金项目】
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国家重点研发计划项目 (2016YFD0800404);
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本研究以ISO标准方法指南为指导,供试土壤为全国范围内20种典型土壤,供试生物为白符跳虫(Folsomia candida),毒性试验测试终点为个体死亡率和繁殖数量,初步研究重金属Cu、Zn的急、慢性毒性效应和毒性阈值。通过多元回归分析建立土壤理化性质对Cu、Zn毒性的预测模型,并初步探究不同老化时间以及淋洗对Cu、Zn毒性效应的影响,计算老化因子、淋洗因子的值并探究其与土壤理化性质之间的关系,以期对毒性预测模型进行校正。试验结果表明:(1)外源添加的Cu、Zn急性毒性在不同类型土壤中表现出极大的差异。Zn对跳虫急性存活的半数致死浓度(LC50)在酸性土壤中的变化范围在553.8~2347.3mg/kg之间,在中性土壤中LC50值的变化范围在2366.4~3654.7mg/kg之间,在碱性土壤中LC50值的变化范围在3753~4326.3mg/kg之间。Cu对跳虫急性存活的LC50在酸性土壤中的变化范围在625.2~2749.1mg/kg之间,在中性土壤中LC50值的变化范围在2863.4~3257.2mg/kg之间,在碱性土壤中LC50值的变化范围在322~3735.6mg/kg。Zn、Cu在不同类型的土壤中急性毒性大小为:红壤>酸性黑土>酸性水稻土>紫色土(栗钙土)>栗钙土(紫色土)>碱性黑土>潮土(灰钙土)>垆土>灰钙土(潮土)>灰漠土。(2)基于Zn总量实测值(w(Zn总))推导的Zn对白符跳虫繁殖的半数效应浓度(EC50)值在土壤中的变化范围为56~711mg/kg,不同土壤之间毒性阈值最大值最小值差异为12.5倍。基于铜总量实测值(w(Cu总))实测值推导的Cu对白符跳虫繁殖的EC50值在土壤中的变化范围为58~763mg/kg之间。土壤p H和土壤有机质含量2种土壤理化性质可以很好的解释Zn对白符跳虫繁殖的EC50值之间的差异,而土壤p H和土壤有机质含量及碳酸钙含量这3种土壤理化性质可以很好的解释铜对白符跳虫繁殖的EC50值之间的差异。模型表明土壤p H、有机质含量和碳酸钙含量可以较好的预测不同土壤中Cu、Zn对白符跳虫繁殖的毒性阈值。(3)土壤外源添加的重金属毒性在老化效应的影响下会产生显著变化。老化时间增长,Cu、Zn毒性明显减弱。将土壤Cu、Zn慢性毒性试验结果与土壤中有效态Cu、Zn含量对比发现,老化时间达到90d时Cu、Zn的毒性的趋于稳定。利用评估因子法得到老化14d、30d、60d、90d、150d共5组老化因子数据,不同土壤中Cu、Zn的老化效应大小为:红壤>酸性水稻土>酸性黑土>紫色土>栗钙土>碱性黑土>灰漠土>灰钙土>垆土>潮土,进一步与土壤理化性质进行相关性分析后发现老化因子(AF50)受到有机质、p H等因素的影响,土壤有机质、土壤p H均与土壤Cu、Zn毒性呈现负相关关系(P<0.05)。(4)土壤外源添加Cu、Zn的毒性在淋洗前后差异明显。结果显示,淋洗后的土壤毒性显著降低。在设置的浓度范围内,经过淋洗处理的土壤Cu、Zn对跳虫繁殖的EC50显著提高,在潮土、灰漠土、灰钙土等偏砂土壤类型中表现的更加显著。利用评估因子法对淋洗因子进行探究,结果显示除个别土壤外淋洗因子均大于1,将其与土壤理化性质做相关性分析后发现土壤p H是影响淋洗因子差异的主要因素。运用回归分析构建淋洗因子与土壤p H之间的回归模型,并对第一部分急慢性毒性试验推导的模型加以校正。不同土壤中Cu、Zn对跳虫的存活和繁殖的毒性差异均在淋洗后显著减小。本研究以我国20种典型土壤作为供试土壤,选取白符跳虫死亡率和繁殖数量为试验终点,得出Cu、Zn对跳虫急性存活的LC50范围为625.2~3735.6 mg/kg、53.8~4326.3mg/kg;Cu、Zn对白符跳虫繁殖的EC50值范围为56~711mg/kg、68~676mg/kg,基于毒性阈值构建了其与土壤理化性质的预测模型。老化和淋洗过程显著影响土壤Cu、Zn毒性,土壤p H、土壤有机质是主导淋洗老化过程的重要因子。
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