多菌灵与博士1∶4单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究

多菌灵与博士1∶4是农业生产中常见的农药,它们在土壤中存在可能造成污染,为了评价这两种农药对目标生物以外的土壤动物的影响,本研究以蚯蚓为实验动物,采用滤纸接触法进行污染性试验.试验中,蚯蚓分别暴露在多个浓度梯度的多菌灵或博士1∶4中,同时还测试了二者多个浓度梯度下的复合毒性.结果表明,多菌灵和博士1∶4对蚯蚓均有毒性作用,多菌灵的毒性较博士1∶4略大,48 h半致死浓度分别为1.28 g· L-1和2.88 g·L-1.复合毒性试验与单独试验相比,二者的毒性明显降低.提示如果二者联合使用不明显降低对目标有害生物抑杀作用,则可考虑联合使用这一策略.     

PFOS对蚯蚓急性毒性和回避行为的影响

全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)作为一种新型持久性有机污染物,已经成为环境科学和毒理学的研究热点,其对生态环境的影响值得深入研究.本文采用OECD标准滤纸接触法、人工土壤法及自然土壤法研究了PFOS对蚯蚓急性致死作用及回避行为的影响.结果表明： PFOS对蚯蚓的急性毒性作用与染毒时间和染毒浓度相关,试验求得滤纸法48 h、人工土壤法14 d和自然土壤法14 d的LC₅₀值分别为13.64 μg·cm^-2、955.28 mg·kg^-1和542.08 mg·kg^-1;人工土壤和自然土壤中蚯蚓在PFOS的最大试验浓度组160 mg·kg^-1中均表现出显著的回避行为,表明蚯蚓可以明显感知较高浓度PFOS污染土壤并作出回避反应.与急性毒性试验的测试终点LC₅₀相比,蚯蚓行为测试终点对PFOS的反应更为敏感.自然土壤中PFOS对蚯蚓的急性毒性大于人工土壤,相同浓度PFOS作用下,蚯蚓于自然土壤中的回避行为较人工土壤明显.     

多菌灵和敌百虫单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究

采用滤纸接触法研究了赤峰市周边地区普遍使用的农药多菌灵和敌百虫单一与复合污染对蚯蚓毒性效应.单一试验结果表明蚯蚓在这两种农药作用下表现出不同的中毒症状和死亡情况,敌百虫的毒性大于多菌灵的毒性,48 h时多菌灵和敌百虫的LC50分别为1.2795 g·L-1和0.0511 g·L-1;复合试验结果表明,多菌灵与敌百虫混合后毒性减弱,即二者复合作用表现为拮抗作用.     

甲胺磷、乙草胺和铜单一与复合污染对蚯蚓的毒性效应研究

以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为例,通过滤纸急性毒性试验法研究了东北黑土区普遍存在的3种农用化学品甲胺磷、乙草胺和Cu对蚯蚓的单一与复合毒性效应．单一实验结果表明,三者对蚯蚓均有毒性,它们的毒性顺序为乙草胺＞甲胺磷＞Cu,半致死浓度分别为：0．307、0．708和118．70mg.kg^-1;同时通过观察可知,乙草胺与Cu以皮肤渗入蚯蚓体的毒性效应较甲胺磷明显．复合毒性实验结果表明,低浓度Cu与高浓度Cu对甲胺磷的毒性均有增强作用;低浓度Cu对乙草胺的毒性有削弱作用,但高浓度Cu对乙草胺的毒性有增强作用．可见,三者对土壤生态系统生态安全性和土壤健康质量存在潜在危害,同时这几种污染物的共存进一步加大了潜在危害性,且复合毒性效应与各组浓度组合密切相关．     

恩诺沙星和铜复合污染对蚯蚓消化酶活性的影响

从农田土壤畜禽粪源污染的实际出发,以典型兽药抗生素恩诺沙星(ENR)和饲料添加剂铜(Cu)为污染物,研究了两污染物单一/复合暴露对蚯蚓的毒性效应.结果表明: 单一污染暴露下,恩诺沙星(0.1～4 mg·kg^-1,28 d)对蚯蚓蛋白酶未产生显著影响,对纤维素酶和碱性磷酸酶产生了抑制作用,而对酸性磷酸酶产生了诱导效应;铜(20～200 mg·kg^-1,28 d)对蚯蚓的蛋白酶、纤维素酶和磷酸酶活性总体均表现为抑制效应.复合污染暴露下,两污染物对蚯蚓消化酶的影响以抑制效应为主,且对纤维素酶和酸性磷酸酶的抑制表现出毒性增加的协同效应.消化酶随暴露时间的响应动态规律为: 调整性反应(3 d)-激烈反应(7 d)-反应平复(14 d)-慢性暴露(28 d).慢性暴露结果显示,含高剂量(200 mg·kg^-1 Cu或4 mg·kg^-1 ENR)污染物的复合组更具生态风险性.     

铜污染对蚯蚓体重的影响与其铜富集特征

将简育湿润淋溶土和有机物料以体积分数1:1混合,加入硫酸铜模拟成Cu2+0～200mg/kg的污染土壤.投入赤子爱胜蚓,以研究铜污染对蚯蚓生长和铜富集特征的影响.结果表明:蚯蚓体重与土壤铜污染浓度呈抛物线关系,低浓度的铜对蚯蚓生长有促进作用,Cu2+浓度>60mg/kg时对其生长有抑制作用,超过100mg/kg后铜污染浓度提高与污染接触时间延长均会加剧抑制程度,严重时出现负增长.蚯蚓表皮及肠道中铜含量与其铜吸收总量都随外源铜浓度的增加与污染暴露时间的延长而增加,且铜在肠道的积累速率大于表皮.土壤中铜浓度增加时肠道铜向表皮脂肪系统的运输增加,各处理肠道中铜含量与表皮的比值都随着土壤中铜浓度的增加呈下降趋势,但随着时间的推移有所提高.蚯蚓对污染土壤铜的有较强的富集能力,在Cu2+200 mg/kg处理培养21d后,蚯蚓肠道的铜浓度是土壤环境铜浓度的2.65倍,铜富集总量达到最高值0.674 毫克每10条.该结果对于探讨蚯蚓在铜污染土壤的适应机理,提高其对污染土壤的修复能力有重要意义.     

敌敌畏、毒斯乐单一及复合污染对蚯蚓的急性毒性试验

蚯蚓作为土壤无脊椎动物的代表,在评价土壤生态系统的污染方面起着重要作用.而敌敌畏和毒斯乐都是目前农业生产中使用相当广泛的农药,在土壤、环境中的残留问题一直是研究的热点.本试验主要用两种方法(滤纸接触法和自然土壤法)研究了敌敌畏、毒斯乐及其混剂对自然蚯蚓的急性毒性.结果 显示:用滤纸接触法测得敌敌畏对蚯蚓的LC50为0.14 g/L,毒斯乐对蚯蚓的LC50为0.154 g/L,敌敌畏和毒斯乐混合药剂对蚯蚓24 h 的LC50为0.102 g/L,而用自然土壤法测得敌敌畏对蚯蚓的LC50为1.11 g/L,毒斯乐对蚯蚓的LC50为1.29 g/L,敌敌畏和毒斯乐混合药剂对蚯蚓的LC50为0.964 g/L.     

阿特拉津和毒死蜱对东北小鲵蝌蚪氧化应激的影响

为了研究阿特拉津和毒死蜱单一及联合暴露对东北小鲵(Hynobius leechii)蝌蚪抗氧化酶活性的影响,实验选择不同浓度、不同时间点阿特拉津和毒死蜱单一及联合暴露对东北小鲵蝌蚪超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)及丙二醛(MDA)的影响。结果表明,随着暴露时间的增加及各处理组浓度的升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性明显降低,丙二醛(MDA)水平明显上升,从而说明阿特拉津和毒死蜱单一及联合暴露会对东北小鲵蝌蚪的抗氧化酶系活性产生影响,进而产生毒理效应。当暴露21 d后,通过恢复实验,发现恢复末期与暴露末期相比,低浓度组和中浓度组上述3种酶活性变化不显著,而高浓度组上述3酶活性均有明显改善。     

十溴联苯醚与锌复合污染胁迫下土壤酶和呼吸强度的响应

为了了解多溴联苯醚与重金属复合污染对土壤微生态的影响,采用室内模拟土培方法研究了十溴联苯醚(decabromodiphenyl ether,BDE-209)和锌(Zn SO4·7H2O)单一及复合污染处理对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性及土壤呼吸强度的影响。结果表明:短期(1~7 d)处理条件下,土壤蔗糖酶和过氧化氢酶对BDE-209和Zn2+单一和复合污染均表现出较高的敏感性,但随着暴露时间的延长,酶活性有逐渐恢复至对照组水平的趋势;最高浓度100 mg·kg-1的BDE-209与最高浓度1000 mg·kg-1的Zn2+复合处理组,蔗糖酶和过氧化氢酶活性则始终处于受抑制状态;BDE-209和Zn2+复合污染处理对土壤过氧化氢酶活性的影响在暴露前期主要为拮抗作用,而后期以协同作用为主,对土壤蔗糖酶的影响在不同时期分别表现出加合作用、拮抗作用和协同作用;BDE-209与Zn2+复合处理对土壤呼吸的影响呈现"促进-抑制-促进-抑制"的规律,但无论是促进作用还是抑制作用,其强度随时间而减弱。     

环丙沙星和铜复合污染对小麦早期生长的影响

以小麦为供试生物,采用高等植物毒理诊断试验方法研究了土壤外源环丙沙星和铜复合污染对小麦早期生长的影响,以探讨粪源污染土壤潜在的生态风险。结果表明:在供试浓度范围内,铜和环丙沙星单一污染下,小麦种子早期生长指标均产生了不同程度的响应,其中芽长和根长主要表现为抑制效应,而小麦种子发芽率未受影响;指标对污染物反应敏感顺序为芽长根长发芽率、环丙沙星与铜复合污染对小麦根长和芽长的影响表现出不同的效应;20和80 mg·kg-1铜与环丙沙星复合时相对单一作用对小麦根长的抑制有毒性增强的趋势,表现为协同效应;而200 mg·kg-1单一铜处理对小麦芽长的抑制效应在与环丙沙星复合后有所缓解,表现为拮抗特征;环丙沙星和铜在环境介质中交互作用产生络合物可能是导致不同生物效应的原因。     

土壤重金属污染对蚯蚓的急性毒性效应研究

测定了草甸棕壤条件下 ,Cu、Zn、Pb、Cd单一 /复合污染对蚯蚓的急性致死及亚致死效应 .结果表明 ,Cu、Pb浓度与蚯蚓死亡率显著相关 (α=0 .0 5 ,RCu=0 .86 ,RPb=0 .87) ,Cu浓度与生长抑制率显著相关 (α=0 .0 5 ,RCu=0 .84) ,其他供试重金属浓度与蚯蚓死亡率和生长抑制率相关性不显著 .蚯蚓个体对重金属毒性的耐受程度差别较大 .其毒性阈值 (引起个体蚯蚓死亡浓度 )分别为 :Cu 30 0mg·kg-1,Zn 130 0mg·kg-1,Pb 170 0mg·kg-1,Cd 30 0mg·kg-1.LC50 分别为 :Cu 40 0～ 45 0mg·kg-1,Zn15 0 0～ 190 0mg·kg-1,Pb2 35 0～ 2 40 0mg·kg-1,Cd 90 0mg·kg-1.在Cu、Zn、Pb、Cd单一污染引起 >10 %蚯蚓死亡的浓度下 ,复合污染导致 10 0 %蚯蚓死亡 ,表明复合污染极强的协同效应 .     

高铜、高锌猪粪对蚯蚓的急性毒性效应研究

测定了高Cu、高Zn猪粪条件下Cu、Zn单一与复合污染对蚯蚓的急性致死及亚致死效应.结果表明,Cu、Zn浓度与蚯蚓死亡率显著正相关(a=0.05,r_Cu=0.99,r_Zn=0.99),与体重增长率显著负相关(a=0.05,r_Cu=-0.99,r_Zn=-0.96).蚯蚓个体对Cu、Zn的耐受程度不同,其毒性阈值(引起蚯蚓个体死亡浓度)分别为:Cu250mg·kg^-1、Zn400mg·kg^-1.LD₅₀分别为:Cu646.68mg·kg^-1、Zn947.38mg·kg^-1.复合污染情况下,Cu浓度为250、500mg·kg^-1时,Cu、Zn复合污染表现为协同效应;Cu浓度为750mg·kg^-1时,Cu、Zn复合污染表现为拮抗效应,可见,猪粪中Cu、Zn复合污染的毒性效应与各组浓度组合密切相关.     

Bt水稻秸秆还田对赤子爱胜蚓生长发育和生殖的影响

Bt蛋白能通过转Bt基因作物的秸秆还田进入土壤,进而可能会对土壤动物如蚯蚓的生长发育和生殖造成影响.为评估Bt水稻对赤子爱胜蚓的影响,本文模拟秸秆还田,在土壤中添加2.5%、5%、7.5%和10% Bt水稻(b2B138)及其同源水稻(安丰A)秸秆,分别在饲养赤子爱胜蚓7、15、30、45、60、75和90 d后观测蚯蚓的存活率、相对生长率和生殖情况,以及秸秆土壤混合物和蚯蚓体内的Cry1Ab蛋白含量.结果表明:较高还田量(7.5%和10%)Bt水稻秸秆处理对赤子爱胜蚓存活率有抑制作用;Bt水稻秸秆还田对赤子爱胜蚓的相对生长率没有不利影响;还田量为5%、7.5%和10%时,Bt水稻秸秆还田能促进蚯蚓的生殖.酶联免疫吸附测定法(ELISA)结果表明: 在Bt水稻土壤混合物中,蚯蚓体内均能检测到Cry1Ab蛋白,且前者随着时间延长而显著减少.因此,还田量为2.5%和5%时,Bt水稻秸秆还田释放的Cry1Ab蛋白对赤子爱胜蚓的生长发育和生殖没有不利影响.     

Bt水稻秸秆还田对赤子爱胜蚓生长发育和生殖的影响

Bt蛋白能通过转Bt基因作物的秸秆还田进入土壤,进而可能会对土壤动物如蚯蚓的生长发育和生殖造成影响.为评估Bt水稻对赤子爱胜蚓的影响,本文模拟秸秆还田,在土壤中添加2.5%、5%、7.5%和10% Bt水稻(b2B138)及其同源水稻(安丰A)秸秆,分别在饲养赤子爱胜蚓7、15、30、45、60、75和90 d后观测蚯蚓的存活率、相对生长率和生殖情况,以及秸秆土壤混合物和蚯蚓体内的Cry1Ab蛋白含量.结果表明:较高还田量(7.5%和10%)Bt水稻秸秆处理对赤子爱胜蚓存活率有抑制作用;Bt水稻秸秆还田对赤子爱胜蚓的相对生长率没有不利影响;还田量为5%、7.5%和10%时,Bt水稻秸秆还田能促进蚯蚓的生殖.酶联免疫吸附测定法(ELISA)结果表明: 在Bt水稻土壤混合物中,蚯蚓体内均能检测到Cry1Ab蛋白,且前者随着时间延长而显著减少.因此,还田量为2.5%和5%时,Bt水稻秸秆还田释放的Cry1Ab蛋白对赤子爱胜蚓的生长发育和生殖没有不利影响.     

Evaluation of tissue and cellular biomarkers to assess 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) exposure in earthworms: effects-based assessment in laboratory studies using Eisenia andrei

The lysosomal neutral red retention time (NRRT) assay, a biomarker for lysosomal membrane stability, and the total immune activity (TIA) assay, a measure of non-specific immune system activity, were used in laboratory studies to assess the toxic effects of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) on earthworms (Eisenia andrei) in vivo. The results were compared with the concentration of TNT and its metabolites in earthworm tissue, as well as standard sublethal toxicity endpoints including growth (i.e. weight change) and reproduction effects from previously published studies. Filter paper experiments indicated a significant decrease in NRRT at ≥1.8 µg TNT cm^-2, whereas sublethal (weight loss) and lethal effects to earthworms were detected at ≥3.5 and 7.1 µg TNT cm^-2, respectively. Experiments in artificial soil showed that NRRT effects could be detected at lower TNT concentrations ( ≥55 mg TNT kg^-1 soil dry weight) compared with other sublethal endpoints (effects on growth and reproduction). The TIA biomarker did not significantly respond to TNT. Copper (as CuSO₄, filter paper contact tests) and 2-chloroacetamide (soil tests), which were used as reference toxicants, also decreased the NRRT. The use of the NRRT assay linked with tissue concentrations of TNT metabolites in earthworms was identified as a potentially appropriate biomarker approach for TNT exposure assessment under laboratory conditions and a novel tool for effects-based risk assessment.     

阿维菌素B1a对土壤微生物和蚯蚓的影响

研究了不同阿维菌素B_1a浓度对种土壤微生物生长和呼吸强度的影响及对土壤中蚯蚓的急性毒性.结果表明,土壤中阿维菌素B_1a浓度在83.3 mg·kg^-1以上时对种土壤细菌均表现出明显的抑制作用,但对土壤真菌不表现抑制作用.高浓度阿维菌素B_1a对土壤微生物的呼吸强度有抑制作用,并且在不同土壤其作用有差异.采用滤纸接触试验和人工土壤试验测定阿维菌素对蚯蚓的急性毒性(半数致死量,LD₅₀),接触毒性LD₅₀为.63μg·cm^-2,土壤法试验测定的LD₅₀在处理后第7 d和第1 d分别为2.13和17.06 mg·kg^-1.     

Lysosomal neutral red retention time as a biomarker of organophosphate exposure in the earthworm Aporrectodea caliginosa: laboratory and semi-field experiments

Aporrectodea caliginosa is the most common endogeic (topsoil) earthworm in New Zealand and, because of its habitat, is potentially vulnerable to surface-applied pesticides. Lysosomal damage to earthworms, which can be visualized by the use of the neutral red retention assay (NRRA) has been evaluated in this species as a biomarker of organophosphate exposure. Earthworms were exposed in the laboratory to sub-lethal concentrations of chlorpyrifos and diazinon. In a semi-field experiment, earthworms were placed in mesocosms in a field sprayed with these pesticides at the rate recommended for a vegetable crop. In the laboratory, the neutral red retention time (NRRT) was significantly reduced following exposure to both pesticides compared with controls. In the semi-field experiment, earthworm NRRT was significantly reduced by both pesticides. These experiments have shown that the NRRA is very sensitive to exposure to chlorpyrifos and diazinon even at field rates. It therefore shows promise as a potential biomarker of contamination of soil by organophosphates.     

Drought stress in rice (Oryza sativa L.) is enhanced in the presence of the compacting earthworm Millsonia anomala

Earthworms increase growth of most plant species through a number of poorly investigated mechanisms. We tested the hypothesis that earthworm modifications of soil structure and the resulting changes in water availability to plants explain this positive effect. Addition of endogeic earthworms Millsonia anomala induced a 40% increase in shoot biomass production and a 13% increase in CO₂ assimilation rate of well watered rice plants grown in pots. Conversely, when plants were subjected to water deficit, presence of earthworms had no effect on shoot biomass production and a negative impact on CO₂ assimilation rate (−21%). Early stomatal closure in presence of earthworms indicated lower water availability. The hypothesis that earthworms improve plant biomass production through soil physical structure modification was thus rejected. Three hypotheses were tested to explain this decrease in water availability: (i) a decrease in soil water retention capacity, (ii) an increase in evaporation from the soil or/and (iii) an increase in plant transpiration. Results showed that earthworms significantly reduced soil water retention capacity by more than 6%, but had no effect on evaporation rate. Water losses through transpiration were greater in the presence of earthworms when the soil was maintained at field capacity, but this was not the case under drought conditions. This experiment showed that the endogeic compacting earthworm M. anomala significantly increased plant photosynthesis by an undetermined mechanism under well-watered conditions. However, photosynthesis was reduced under drought conditions due to reduced soil water retention capacity.