蚯蚓（威廉環(huán)毛蚓）對(duì)土壤汞的生物富集研究.pdf

1、我國(guó)土壤汞污染問(wèn)題嚴(yán)重，已引起廣泛關(guān)注。汞在土壤中通過(guò)植物或者動(dòng)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(duì)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(píng)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(wàn)山礦區(qū)土壤汞對(duì)蚯蚓的生物富

2、集研究
　　本研究旨在了解貴州萬(wàn)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(wú)機(jī)汞的生物富集因子（0.12-1.1）(甲基汞的BAF要比無(wú)機(jī)汞高9-75倍)，說(shuō)明甲基汞比無(wú)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(duì)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(wú)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(wú)機(jī)汞呈現(xiàn)良好的線性相關(guān)，但是對(duì)于甲基汞則沒(méi)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(wú)機(jī)汞濃度能較好的預(yù)測(cè)蚯蚓體內(nèi)無(wú)機(jī)汞的富集。盡管萬(wàn)山礦區(qū)汞被認(rèn)為為“惰性汞”，本研究表明這些汞對(duì)蚯蚓仍具有較高的有效性，并可能在陸生系統(tǒng)中對(duì)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(duì)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(duì)蚯蚓有效性的關(guān)鍵土壤性質(zhì)及蚯蚓消化過(guò)程。將采自全國(guó)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(dòng)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(duì)不同形態(tài)汞的吸收動(dòng)力學(xué)
　　通過(guò)蚯蚓對(duì)不同形態(tài)的汞（無(wú)機(jī)汞和甲基汞）的吸收動(dòng)力學(xué)來(lái)探究土壤汞的生物有效性并甄別不同暴露途徑對(duì)蚯蚓富集汞的相對(duì)貢獻(xiàn)。蚯蚓對(duì)間隙水中的無(wú)機(jī)汞和甲基汞吸收表現(xiàn)為一級(jí)動(dòng)力學(xué)，計(jì)算

6、表明蚯蚓對(duì)無(wú)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(shuō)明間隙水中甲基汞比無(wú)機(jī)汞具有更高的生物有效性。蚯蚓對(duì)土壤固相中甲基汞的同化效率為89.7±1.2％，而對(duì)無(wú)機(jī)汞的同化效率為7.2-21.0％。蚯蚓對(duì)土壤顆粒的攝食量為1.34–4.92 g g-1d-1。通過(guò)生物動(dòng)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(duì)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