基于不同終點測定土壤鉛的生態(tài)風(fēng)險閾值及其預(yù)測模型.pdf

1、目前，土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康帶來很大風(fēng)險。我國現(xiàn)行土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是在建立在重金屬全量的基礎(chǔ)上，而且沒有考慮到盆栽實驗與田間實驗的差別，還缺乏一些必要的基礎(chǔ)研究與毒理數(shù)據(jù)庫，建立一個更加完善、科學(xué)的評價管理體系對于保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、保護(hù)人體健康非常重要。本文選取了全國10種具有代表性的土壤，通過外源添加方法，制備不同程度 Pb污染土壤，在對不同處理土壤進(jìn)行了淋洗與非淋性處理基礎(chǔ)上，分別以植物根伸長、土壤微生

2、物硝化活性、土壤蚯蚓避性等毒理學(xué)評價終點，結(jié)合劑量-效應(yīng)方程（log-logistic曲線）與低劑量刺激效應(yīng)方程，測定不同性質(zhì)土壤中 Pb的毒性閾值及其差異性特征，建立了基于不同土壤性質(zhì)的土壤中Pb毒性閾值的預(yù)測模型，為我國土壤中Pb的生態(tài)風(fēng)險評價與土壤環(huán)境質(zhì)量修改提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果如下：
　　1.在選取的10種土壤上，鉛對大麥根伸長的毒性閾值EC50值從300mg?kg-1到3130mg?kg-1， EC10值從121mg

3、/kg到633mg/kg，其最大值與最小值的比為10.4倍和5.1倍。淋洗處理明顯降低了土壤中外源鉛的毒性。不同性質(zhì)土壤經(jīng)過淋洗處理后，EC50值增加6.2％-96.1%；EC10增加了2.7%-80.7%?；贓C50和EC10測定的不同土壤的淋洗因子（LFECx）的變化范圍分別為0.96-1.96（LFEC50）和1.03-1.81（LFEC10）；相比而言，在酸性土壤中，淋洗處理對降低土壤外源 Pb的毒性作用更為明顯。通過多元逐步

4、回歸數(shù)據(jù)分析，得出了基于不同主控因子(pH、OC、CEC)的淋洗與非淋洗土壤中 Pb的大麥毒性(ECx)預(yù)測模型，基本可以較好預(yù)測不同性質(zhì)土壤中 Pb的毒性閾值。
　　2.鉛的基質(zhì)誘導(dǎo)硝化通過擬合劑量-效應(yīng)曲線求出了其EC10與EC50的值，非淋洗土壤中EC10、EC50分別處在40mg/kg到163mg/kg和最大為251mg/kg到912mg/kg之間，淋洗后的EC10是來的0.7-2倍在57-366mg/kg之間，EC50的

5、值淋洗后是淋洗之前的0.8-2.6倍，最小值和最大值分別達(dá)到在237、2334mg/kg?；贓C50和EC10測定的不同土壤的淋洗因子（LFECx）的變化范圍分別為1.0-2.6（LFEC50）和0.7-2.0（LFEC10），淋洗處理可以明顯降低土壤外源Pb的毒性作用。多元線性回歸方程結(jié)果表明，不論在淋洗還是非淋洗土壤中pH在預(yù)測鉛的毒性中具有最好的相關(guān)性（r2>0.6)。其次是CEC，如果把這兩種因子都計算在內(nèi)，回歸方程的預(yù)測性有

6、很大的提高，EC10和EC50都能達(dá)到95%；當(dāng)將pH、CEC和EC值引入回歸模型里多元回歸模型能更大的提高預(yù)測性。
　　3.利用土壤蚯蚓進(jìn)行的毒性測試結(jié)果表明：在所測土壤中，總體來說，酸性土壤蚯蚓在較低的鉛濃度就表現(xiàn)出回避效應(yīng)，蚯蚓回避實驗測定的毒性閾值EC50值從267mg/kg到867mg/kg， EC10值從50mg/kg到289mg/kg，不同土壤性質(zhì)的EC50和EC10最大值與最小值的比例分別達(dá)到3.24倍和5.78倍

7、。
　　通過多元逐步回歸數(shù)據(jù)分析，得出了基于不同主控因子的土壤中 Pb的預(yù)測模型。由模型得知，土壤pH值是影響土壤Pb對蚯蚓回避作用的最主要因子，其次為CEC含量。土壤pH值對EC50回歸模型變異的決定系數(shù)(R2)達(dá)到0.802，對EC10回歸模型變異的決定系數(shù)(R2)達(dá)到0.891；當(dāng)引入因子(CEC）變量后，ECx預(yù)測模型的決定系數(shù)進(jìn)一步提高，EC50回歸模型變異的決定系數(shù)(R2)達(dá)到0.963，均達(dá)到極顯著水平(P<0.01

8、)。三種不同測試終點實驗結(jié)果表明，蚯蚓可在環(huán)境受到較小毒害時候就可以表現(xiàn)出躲避行為，這與急性毒性所測定的毒性閾值相比有較高靈敏性，與基礎(chǔ)誘導(dǎo)硝化所測定的毒性閾值接近，原因可能為重金屬污染導(dǎo)致土壤微點位的微生物環(huán)境變化，導(dǎo)致蚯蚓覓食發(fā)生變化導(dǎo)致，但都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大麥根伸長所測定的毒性閾值，禾本科的植株對鉛的毒性敏感度不如微生物及土壤動物。
　　4.通過中國知網(wǎng)對中國土壤中Pb的毒理數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，結(jié)合本文實驗的毒理數(shù)據(jù)，利用Burr-

9、Ⅲ函數(shù)對9種物種的毒理學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行物種敏感性分布擬合，建立了4種主要土壤條件下的鉛SSD曲線，得出不同土壤中Pb的地下生態(tài)風(fēng)險閾值HC5范圍為44.79-189.10mg/kg之間，不同類型土壤的值差別較大，酸性土壤的 HC5要比石灰性土壤和堿性土壤的值小，兩者最大差4.3倍之多；物種的敏感性大致順序為：硝化細(xì)菌>回避實驗>蔬菜類作物>禾本科類作物。最后得出了基于不同土壤性質(zhì)的Pb毒性預(yù)測模型，log(EC10)=0.178pH+0.14