蚯蚓（威廉環(huán)毛蚓）對土壤汞的生物富集研究.pdf

1、我國土壤汞污染問題嚴(yán)重，已引起廣泛關(guān)注。汞在土壤中通過植物或者動物吸收進(jìn)入生物圈并沿食物鏈傳遞，威脅人體健康。本論文擬以威廉環(huán)毛蚓（Pheretima guillemi）為實(shí)驗(yàn)生物，研究不同生物地球化學(xué)因素（汞的濃度、形態(tài)和土壤成分）對土壤汞的生物富集的影響，闡明土壤汞在蚯蚓體內(nèi)富集機(jī)制，以全面評估土壤汞污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為降低土壤汞的生物可利用性及生態(tài)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果包括：
　　1.萬山礦區(qū)土壤汞對蚯蚓的生物富

2、集研究
　　本研究旨在了解貴州萬山礦區(qū)水稻土中汞（總汞：1.2-69 mg kg-1；甲基汞：0.65-3.8μg kg-1）的生物有效性。暴露實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，礦區(qū)土壤中甲基汞的生物富集因子（BAF）為5.4-17.6，高于無機(jī)汞的生物富集因子（0.12-1.1）(甲基汞的BAF要比無機(jī)汞高9-75倍)，說明甲基汞比無機(jī)汞的生物有效性更高，具有潛在的生物放大效應(yīng)。同時(shí)對蚯蚓體內(nèi)汞形態(tài)分析表明，蚯蚓體內(nèi)甲基汞占總汞比例為0.52％-4

3、.2％，高于土壤中甲基汞的比例（<0.1％）。隨著土壤中汞濃度的增加，蚯蚓體內(nèi)無機(jī)汞（0.19-10.2 mg kg-1）及甲基汞（7.3-47.8μg kg-1）的含量增加。土壤和蚯蚓體內(nèi)無機(jī)汞呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)，但是對于甲基汞則沒有顯著的關(guān)系。綜合文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，發(fā)現(xiàn)土壤無機(jī)汞濃度能較好的預(yù)測蚯蚓體內(nèi)無機(jī)汞的富集。盡管萬山礦區(qū)汞被認(rèn)為為“惰性汞”，本研究表明這些汞對蚯蚓仍具有較高的有效性，并可能在陸生系統(tǒng)中對蚯蚓捕食者產(chǎn)生潛在的生態(tài)風(fēng)

4、險(xiǎn)。
　　2.土壤性質(zhì)和腸液吸收對土壤汞生物富集的影響
　　本研究旨在了解影響甲基汞和總汞對蚯蚓有效性的關(guān)鍵土壤性質(zhì)及蚯蚓消化過程。將采自全國的六種不同土壤進(jìn)行標(biāo)記，并進(jìn)行蚯蚓的暴露實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，收集蚯蚓腸液萃取土壤中的汞。36天暴露實(shí)驗(yàn)表明甲基汞和總汞的生物富集因子分別為7.5-31.0和0.2-0.6，且蚯蚓體內(nèi)甲基汞占總汞比例的17-58％。土壤和蚯蚓中的總汞和甲基汞與土壤總有機(jī)碳呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。蚯蚓體內(nèi)總汞和甲基汞濃度隨

5、著土壤 pH的增加而增加。腸液萃取的甲基汞和總汞分別占土壤汞含量的8.3-18.1％和0.4-1.3％，而且甲基汞的腸液萃取效率高于 CaCl2。結(jié)合生物動力學(xué)模型模擬結(jié)果，土壤攝食是蚯蚓富集甲基汞的重要途徑。
　　3.蚯蚓對不同形態(tài)汞的吸收動力學(xué)
　　通過蚯蚓對不同形態(tài)的汞（無機(jī)汞和甲基汞）的吸收動力學(xué)來探究土壤汞的生物有效性并甄別不同暴露途徑對蚯蚓富集汞的相對貢獻(xiàn)。蚯蚓對間隙水中的無機(jī)汞和甲基汞吸收表現(xiàn)為一級動力學(xué)，計(jì)算

6、表明蚯蚓對無機(jī)汞和甲基汞的吸收速率常數(shù)分別為0.087 L g-1d-1和0.553 L g-1d-1，說明間隙水中甲基汞比無機(jī)汞具有更高的生物有效性。蚯蚓對土壤固相中甲基汞的同化效率為89.7±1.2％，而對無機(jī)汞的同化效率為7.2-21.0％。蚯蚓對土壤顆粒的攝食量為1.34–4.92 g g-1d-1。通過生物動力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)土壤攝食和間隙水吸收這兩種吸收途徑的相對貢獻(xiàn)與汞的分配系數(shù)（Kd）有關(guān)。在低Kd值時(shí)，間隙水吸收是蚯蚓富集