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在我国,随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重,一些修复工作也逐步展开。在实际工作中,Na2EDTA螯合剂淋洗是一种常用方法,但在修复效果的评价方面往往以目标污染物含量为标准,不能准确反映淋洗后土壤的毒性。本试验针对化学分析的不足采用生态毒理诊断方法,在生物个体、细胞和DNA三个水平上评价Na2EDTA淋洗后土壤的生态毒性,以期找到适合检测修复后土壤生态毒性的方法。
试验中土壤取自从化小坑村某废弃电镀厂,主要目标污染物是Cr、Ni、Cu、Zn等重金属,于2008年12月至2010年3月在华南师范大学和华南环科所土壤修复实验室中进行,研究结果如下:
1、土壤重金属生态毒性的表达:一般认为,重金属有效态是造成生物损伤的主要重金属成分,所以试验中采用提取有效态的方法表达土壤的生态毒性。为了避免有效态提取剂本身成分对生物影响,选取去离子水作为土壤重金属有效态提取液。试验中土壤淋洗时间包括2h、6h、12h、18h和24h五个梯度。
2、试验方法以及检测指标的选择:
植物试验:选用萝卜作为受试植物,以14d生物量抑制率和根伸长抑制率作为监测指标,通过线性回归分析得出根伸长抑制率比生物量抑制率与土壤有效态稀释比例相关性好,适合用作生态毒理评价。因鲜重与土壤有效态稀释比例相关性较干重要高,生物量选择时宜选用鲜重进行回归分析。
发光菌毒性检验:用BHP9511型水质毒性快速检测仪以青海弧菌(Vibrioqinghaiensis SP.nov)检测淋洗后土壤毒性,对数回归分析结果表明土壤有效态稀释比例与发光抑制率有较好的相关性(R2>0.90),且方法运用比较成熟,是一种很好的评价淋洗后土壤的方法。
蚕豆根尖微核试验:以不同淋洗时间土壤有效态提取液分别染毒,观察细胞微核,计算各个处理的细胞微核率,结果表明2h、6h处理组微核率和对照有显著性差异,12h、18h和24h与对照无显著差异。蚕豆微核试验是水质检测中一种常用的诊断方法,具有成熟的实验流程和获得认可的毒性分级标准,在修复后土壤毒性分级中具有一定的借鉴作用。
单细胞凝胶电泳试验(SCGE):又称彗星试验,是一种以单细胞检测DNA损伤的方法,用蚕豆根尖细胞作为试验材料,不同淋洗时间土壤有效态提取液染毒,在CASP软件中分析彗星图像,指标包括彗尾长度、DNA百分比、尾距和Olive尾距,结果通过SPSS统计检验表明单细胞凝胶电泳试验敏感度高,方法简便,适合作为修复后土壤的毒性评价方法。
3、验结果分析:
在植物试验和发光菌毒性检测试验中分别通过回归分析估算各处理的EC50稀释比例,结果表明EC50由大到小分别是24h、18h、12h、6h和2h淋洗土壤,24h淋洗土壤生态毒性最小,2h最大。在蚕豆微核试验中,6h淋洗土壤微核率最高,其次是2h、12h、18h和24h淋洗土壤,其中12h、18h和24h淋洗土壤微核率与对照无显著性差异,其他三组与对照差异显著。单细胞凝胶电泳试验结果通过CASP软件分析,除18h和24h淋洗土壤彗尾长度与对照没有显著差异,其他各处理各项指标均与对照存在显著性差异。
4、毒性分级:在试验中分别采用内梅罗综合污染指数标准、发光菌毒性等级划分标准和水质污染等级划分标准对植物生长试验、发光菌毒性检测试验和蚕豆根尖微核试验中的淋洗后土壤进行分级,而在单细胞凝胶电泳试验中则没有相应的毒性分级标准。