田间农用及室内模拟污泥源重金属对典型土壤动物影响的初步研究

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农业利用是污泥处置的常见方式之一,但会导致污泥中污染物进入土壤,对土壤环境造成潜在压力。目前有关连续长期污泥施用对农田生态环境影响的研究还较少;此外,对长期施用污泥的农田调查发现银在土壤中呈表聚现象,最终通常以较为稳定的硫化银形式存在。纳米银释放银离子的能力和毒性效应更强,因此可能具有食物链富集风险,但其土壤生态环境影响目前鲜有报道。本文通过对田间土壤动物的个体及群落多样性调查,结合室内模拟污染物银对典型模式土壤动物的生态毒理研究,探究了长期施用污泥对农田生态系统的影响,银对白符跳生长繁殖的影响、其在土壤动物食物链中的累积及对氮素营养传递的影响。本研究的主要研究结果如下:
  (1)田间试验研究了长期污泥农用后土壤动物物种多样性和个体生长等的变化,经过连续九年施用不同种类的污泥后,土壤重金属含量显著升高,但对土壤养分状况影响较小。工业污泥对土壤动物的个体及种群均有显著不良影响,具有较大的生态风险。不同生态位的跳虫对污泥农用的响应不同,其中表居跳虫对污泥农用的响应更敏感。锌(Zn)是限制土壤跳虫种群多样性的主要因素;跳虫对镉(Cd)的富集能力较强,线蚓对Zn的富集能力较强。土壤动物对不同重金属的富集系数为Cd>Zn>铜(Cu)。土壤线虫体长对土壤扰动的响应较为敏感,具有作为生物指示指标的潜力。
  (2)室内经典土壤动物模拟试验研究了硫化银(Ag2S)对土壤标准模式物种白符跳的生态毒理影响,结果表明随着Ag2S浓度的增加,成虫存活数及幼虫繁殖数逐渐降低,成虫的LC50为831mg kg-1,幼虫的EC50为668mg kg-1。成虫和幼虫体内银含量逐渐增加,但Ag2S对白符跳体长影响较小。跳虫的种群变化与硫化银含量有关,体内含量可与其它种群特征指标联用评估污泥农用的生态风险。简言之,在实际环境中Ag2S对土壤的生态环境风险较小。
  (3)室内模拟试验研究纳米银对“白符跳-尖狭下盾螨”食物链的影响,结果发现土壤白符跳组织体内Ag浓度随食物中纳米银浓度的增加而增加,捕食螨体内Ag浓度随跳虫体内Ag浓度同步升高,Ag可以通过食物链传递到高一营养层,但生物富集系数仅为0.2左右,不存在明显的生物放大效应。跳虫体内15N丰度随食物中纳米银含量的增加而降低,食物纳米银污染会影响跳虫体内营养元素的传递。
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