我国受POPs污染严重
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内容摘要：
摘要
我国受POPs污染严重,但是国内对POPs污染的基础研究和应用研究基础都比较薄弱,且存在着一些误区.
本文通过蚯蚓亚急性毒性实验,以DDT,林丹,硫丹,三氯杀螨醇四种典型POPs物质为受试农药,以人工土壤法为实验方法,研究POPs物质在生物体内的蓄积情况,以及对生物个体生长,体色体形,运动能力以及繁殖的影响.
结果表明,四种有机氯农药均对蚯蚓的生理生化过程产生一定的影响.硫丹对蚯蚓的生长和存活率有显著的影响;而从长期效应来看,三氯杀螨醇对蚯蚓的生长有一定抑制作用.综合来看,对蚯蚓的亚急性毒性的由大到小的顺序为:硫丹>林丹>DDT>三氯杀螨醇.
关键词:POPs;蚯蚓;亚急性毒性
Abstract
The environmental pollutions in our coun try are very severity. But internal basic and applied researches about POPs are comparative weakness. And there exists some wrong cognition.
This chronic toxicity experiment of earthworm was studied using artificial soil test, with four kinds of typical POPs, such as DDT, Lindane, Endosulfana and Dicofol. This experiment researches into POPs's cumulation in biology, and the effect on unit upgrowth, figure, ability of movement and propagate.
In conclusion, this four kinds of Organic Chlorunated Pesticides all bring the earthworm some effects. Endosulfan has a prominent effect on upgrowth and livability of earthworm; Furthermore, taken long views, Dicofol has a determinate inhibitory effect on upgrowth of earthworm. The sequence of chronic toxicity on earthworm by this four kinds of Organic Chlorunated Pesticides is Endosulfan > Lindane > DDT > Dicofol.
Key Words: POPs; earthworm; chronic toxicity
目 录
第一部分 综述
随着人类历史上第一种有机合成农药DDT被发明并且迅速大面积使用以后,又出现了许多有机氯农药,在五,六十年代应用非常广泛.虽然当时取得了很好的杀虫效果,但随之而来的危害也逐渐显现出来.1962年,美国生物学家莱切尔·卡逊女士出版了《寂静的春天》一书,在书中,她例举了大量事实,说明农药和杀虫剂造成的危害,在美国引起了轰动和世界舆论的关注,也引起了对有关有机化学品的争论.而后几十年,有机化学品的危害不断加重,在此期间发生了一系列的污染事件,引起了人类的高度重视.2001年5月23日,包括中国在内的90个国家的环境部长或高级官员在瑞典斯德哥尔摩代表各自政府签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,从而正式启动了人类向POPs宣战的进程.
1.1 POPs概述
1.1.1 POPs定义
POPs是Persistent Organic Pollutants的缩写,中文就是"持久性有机污染物".具体定义,是指那些难以通过物理,化学或生物途径降解的有害化学品.此类化学品所具有的持久性,反映了物质难以降解的特性,也就是说这类化学品通过大气,土壤,水等介质难于降解,在环境中容易保留下来.
1.1.2 POPs性质
⑴ 持久性:指通过诸如大气,土壤,水等介质难以降解的性质,以半衰期表示.龚钟明等[1]对天津地区土壤中六六六的残留进行调查发现:虽然在80年代已禁止使用,但由于此前曾大量使用过,2001年进行的土样分析时发现还存留有10%～30%.
⑵ 生物蓄积性:指化学品以比在周围环境中高的浓度蓄积在活组织中的特性,以标靶组织中的浓度与环境中的浓度之比表示.以美国上岛河口生物对DDT的富集为例,研究表明:在污染区大气中存在的含量为3×10-6mg·kg-1,其中溶于水的量是微乎其微,但水生浮游动物体内的DDT为0.04mg·kg-1,浮游动物为小鱼所食,小鱼体内DDT增加到0.5mg·kg-1,其后小鱼为大鱼所食,大鱼体内的DDT增加到2mg·kg-1,富集系数高达833万倍[2].如果人类再以这些鱼类为食,其后果将不堪设想.
⑶ 毒性:指化学品对人体或环境造成危害的特性.Ryckman等[3]研究了POPs对加拿大安大略湖等地区的鸬鹚的影响时发现:1995年鸬鹚蛋壳的平均厚度为0.423～0.440mm,比DDT污染发生前降低了2.3%;他们同时对16群鸬鹚进行调查,发现有21%的鸬鹚的嘴发生了畸变.POPs还可能使卵的孵化率下降,从而影响子代的生存甚至使某些动物灭绝.
⑷ 挥发性:指化学品在空气中挥发的能力.除挥发性较低的DDT,狄氏剂外,由于温度,极地蒸汽压以及Henry常数等的影响,POPs的分布呈现出:与温度呈反比,与纬度呈正比的规
律.有人在80年代末和90年代初研究α-HCH(六六六的一种异构体)发现它的浓度在赤道脉冲释放后,在附近的海水中浓度为0.2ng·g-1,而在北纬80度却增加到6ng·g-1[4].再加上POPs的独有特性,使其能迁移到离污染源很远的地方就不足为奇了.科学工作者在南北极地以及高山雪顶多次发现了它们的"踪迹",足见其分布范围之广.
1.1.3 POPs首批名单
在2001年5月23日包括中国在内的127个国家签署的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中,提出首批控制的12种POPs物质为:
⑴ 滴滴涕 DDT
⑵ 狄氏剂 Dieldrin
⑶ 异狄氏剂 Endrin
⑷ 艾氏剂 Aldrin
⑸ 氯丹 Chlordane
⑹ 七氯 Heptachlor
⑺ 六氯苯 Hexachlorobenzene(HCB)
⑻ 灭蚁灵 Mirex
⑼ 毒杀芬 Camphechlor
⑽ 多氯联苯 Polychlorinated biphenyls(PCBs)
⑾ 二恶英 Dioxinds
⑿ 呋喃 Furans
1.1.4 POPs的环境行为及对人体健康的危害
⑴ 在不同环境介质中的迁移转化行为及全球变化趋势
释放于湖泊,海洋等水体中的持久性有机污染物一方面被悬浮颗粒物吸附向水底沉积,另一方面通过水表面微层向大气挥发.土壤和空气中PCBs浓度的一项历史记录和北极圈六氯环己烷(HCH)的空气/海洋交换通量的研究表明,持久性有机污染物正以一定速率从污染的土壤和水体向大气挥发,而且挥发速率超过沉积速率[5].由于持久性有机污染物具有疏水油溶特性致使沉积于湖泊,海洋等水体中的持久性有机污染物通过水生生物体进行迁移,并在水生生物的高级食物链中放大富集,如在北美五大湖的水鸟体中富集了较高浓度的PCBs,原因是这些水体中的持久性有机污染物通过藻类-浮游生物-鱼-鸟的食物链途径进行传播.
持久性有机污染物在陆地生态系统的迁移主要是通过空气-草地-食草动物-奶/肉-人类的途径进行,致使持久性有机污染物在人体和其它一些哺乳动物体内累积.如仅以二恶英为例,假设奶牛和肉牛每天摄取干重为15kg的草类和饲料计算得到的奶牛和肉牛的PCDD/Fs日摄入量在4.02～21.22ng∑TEQ范围[6].人类是食物链的最高层次,人体有可能通过食用高脂动物性食品包括海洋生物和陆生生物等而在体内富集高浓度的持久性有机污染物,特别是人乳中的持久性有机
污染物在哺乳期通过乳汁传递给下一代,幼儿有可能暴露于母乳中相对高浓度的持久性有机污染物,所以欧美日本等发达国家已在进行人体中有机氯农药,PCBs,PCDD/Fs和多溴联苯醚等持久性有机污染物的检测项目,旨在考察持久性有机污染物对妇女儿童产生的潜在不良影响.我国中国科学院和疾病预防控制中心等科研单位曾开展过母乳中六六六,DDT等有机氯农药的污染调查研究项目,结果表明自从20世纪80年代我国停止生产和限制使用有机氯农药以来,人体中有机氯农药的总体水平呈下降趋势.但对人体中其它持久性卤代有机污染物特别是PCDD/Fs和多溴联苯醚等的检测由于技术原因目前尚未见文献报道.
大气中持久性有机污染物的主要来源是污染源区土壤和水体中持久性有机污染物的挥发,挥发到大气中的持久性有机污染物存在动态平衡,即在气体与气溶胶,颗粒物间发生受温度控制的动力学吸附,分离和转换.在热带和高温地区这些物质以较高的平均速率挥发,而在气候凉爽和多雨地区则从大气向颗粒物分离并沉积于地球表面.在一定区域或全球范围内,持久性有机污染物很可能从较暖的地区向较冷的地区迁移,随纬度或海拔增高而发生梯度性分流.这样水气挥发,颗粒物吸附和沉积等循环过程使持久性有机污染物向从未使用和释放的地区迁移,寒冷的极地和高海拔地区很可能成为持久性有机污染物的全球沉积地.这种趋势称为持久性有机污染物的"全球分流效应"[7].
⑵ 对环境和生态系统的有害影响
持久性有机污染物可通过食物链传播与累积,对动物和人类造成潜在的危害.研究表明持久性有机污染物影响到鸟类和海洋哺乳动物的生殖能力,如有机氯(OCs)杀虫剂特别是DDE(DDT的一种代谢产物)可影响食肉鸟蛋壳厚度.事实上,在某一地区种类繁多的持久性有机污染物同时存在并在生物群落中累积,对生态系统造成的危害和影响很难说明是由哪一种或哪一类化学物质的影响造成的.持久性有机污染物及其代谢物或几类化学物质对动物及人类生殖能力的影响往往具有协同作用.持久性有机污染物由于具有干扰人类及野生动物的内分泌系统的作用[8],亦被称为环境内分泌干扰化学物质或环境雌激素.许多持久性有机污染物是已知和可疑致癌物,如多环芳烃和PCDD/Fs等.据近期报道,持久性有机污染物的影响已扩大到高级食肉动物的免疫系统,进一步证明了其对人类的致病可疑性和对动物行为模式的影响.
⑶ 对人类健康的危害
人类很可能在暴露于大量持久性有机污染物后产生多种多样的反应[9].如暴露于TCDD者,在生物化学和生理学方面会产生一些微妙的变化,例如影响脂蛋白脂肪酶和低密度脂蛋白受体.二恶英类化学物质对机体代谢的影响主要体现在:高脂血症(高甘油三酯和高胆固醇),进行性衰竭,细胞葡萄糖摄取减少.这些发现和从动物实验中所了解到的情况表明,暴露于持久性有机污染物对人类的新陈代谢,发育和生殖功能等会产生潜在的有害影响.
持久性有机污染物的人体暴露与癌症发病率之间存在着一定的联系.从平均摄入量来说,人类目前所承受二恶英类化合物暴露的背景水平在3～6pg∑TEQ(kg·d-1),因此人类暴露于持久性有机污染物的最大危险可能高达1×10-4至1×10-3(危险因子为1×10-6,即100万名受暴露者中增加1例癌症).
1.2 POPs研究的国际发展动态
1.2.1 POPs研究的历史阶段
⑴ 有机化学品开始广泛应用(二战后～六十年代)
第二次世界大战是从碳水化合物经济转化为石油经济的催化剂,这时人们开始合成一些化学品来代替那些由于战争的原因变得十分匮乏的物质.战后的经济繁荣扶持了化学品的发明和使用,人们体会到许多化学品带来了现代生活的方便和灵活,例如杀虫剂和除草剂的使用提高了种植业和养殖业的产量,合成的新药品治愈或减轻了许多疾病,塑料给全世界的家庭生活带来了巨大的变化,有机化学品进入广泛应用阶段.自1945年以来,有100000种化学品进入市场,据估计大约有75000种仍在销售和使用.60年来仅美国的合成化学品产量就增加了1000倍.
⑵ 有机化学品的危害不断加重(20世纪60年代～20世纪90年代初)
1962年,Rachel Carson发表了《寂静的春天》,在书中她描写了由于少量农药的使用使得鸟类种群大量下降的事实,为有机化学品的使用敲响了警钟.
这一时期在北美地区和欧洲出现了很多有关有机氯农药尤其是DDT及其代谢产物DDE引起鸟类和海洋哺乳动物生殖损害的研究.有机化学品的危害沿食物链累积,人类作为食物链中的高等捕食者,受到的危害尤为严重.这一时期发生的一些环境污染事件,例如,1976年7月在意大利发生的二恶英泄漏事件,1968年在日本以及1979年在台湾发生的因食用受多氯联苯污染的米糠油而导致上千人中毒的事件等,为有关研究提供了证据.因为人类的代际间隔时间较长(20～30年时间),有关研究结果产生缓慢,有些影响至90年代左右才出现.
⑶ POPs概念的出现(20世纪90年代初～20世纪90年代中期)
九十年代初,有关某些具有环境持久性的化学物质对于生态系统及人类健康的影响日益引起人们的关注,这些物质被称为环境持久性化学污染物(Environmentally Persistent Chemical Pollutants).
1995年5月召开的联合国环境规划署(UNEP)理事会上提出了首批12种受控制POPs包括艾氏剂,氯丹,滴滴涕,异狄氏剂,七氯,灭蚁灵,毒杀芬等8种杀虫剂,以及多氯联苯,六氯代苯,二恶英,呋喃.在这次会议之后,POPs概念正式得到国际社会的认可.
⑷ 成为研究热点和国际行动的焦点(20世纪90年代中期之后～至今)
2001年5月23日,包括中国在内的90个国家的环境部长或高级官员在瑞典斯德哥尔摩代表各自政府签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》,从而正式启动了人类向POPs宣战的进程.根据该公约,各缔约国将通过法律,禁止或限制使用12种对人体健康和自然环境特别有害的POPs.
1.2.2 POPs研究热点问题
⑴ POPs毒性及生态影响研究
90年代后,在欧洲和五大湖地区进行了许多POPs毒性和生态影响研究,这些研究与前期的
研究相比更为深入和细致.
由于POPs同系物众多和生物反应的复杂性,难以判定这种毒性是某种化学品的单独作用还是几种同系物的共同作用,或者是生物自身的新陈代谢所致.目前的毒理学研究结果认为应将它们的毒性当量因子和浓度综合考虑来决定对目标生物或组织的总毒性负荷.
⑵ POPs基本特性常数及结构-活性定量关系研究
POPs的基本特性常数包括溶解度,饱和蒸汽压,土壤吸附数,辛醇/水分配系数,水解常数等等,其中最重要的参数是依赖介质的半衰期(t1/2)及沿食物链的生物富集因子(BCF).前者用于表征这些物质环境中的持久性,后者用于表征生物累积性.一些科学家通过实验室直接测定或根据理论推算对POPs在不同介质中的一些特征常数进行了研究[10,11].然而,由于POPs环境行为的不确定性,这些数据在不断地修正.POPs在多介质中的持久性通过计算出它们在多介质中的总半衰期来表示[12].
⑶ POPs迁移及转化行为
一方面通过探查不同位置的POPs含量了解其空间分布,另一方面通过长期跟踪研究或环境历史资料,得到其随时间的变化规律.在此基础上,通过数值模拟方法得到关于时空变化规律的数学模型,并对模型进行验证和改进[13].有些研究是针对POPs在单一介质中的迁移及转化行为,更多的研究是关于POPs在多介质环境(主要是在空气-水-土壤-底泥)中迁移和转化行为.
近年来,有关POPs物质在区域和全球迁移的研究指出,POPs有从温暖地带向寒冷地带迁移的趋势,在不同经纬度的地区"分配",称为"全球分配"和"冷浓缩"现象[13].那么极地地区有可能成为全球的"POPs库",而当地居民主要以高脂肪的动物为食,暴露于高浓度的POPs,更易受到伤害,因而有关北极地区POPs研究正成为热点.
⑷ POPs污染消除方法与替代产品的研究
对于有机氯与多氯联苯,由于世界各国基本都已经采取了禁止生产和使用的措施,主要研究从环境中消除的方法,目前的研究主要集中在微生物降解方法和光催化氧化方法.对于二恶英类,主要是开发新型的垃圾焚烧装置以从源头减少产生,并开发配套的废气治理设备.目前已经提出许多替代物质来代替POPs物质.
1.3 国内POPs来源及其研究现状
1.3.1 主要来源及污染现状
⑴ 来源于白蚁防治:
我国白蚁防治通常使用氯丹,七氯,六六六和DDT.氯丹主要用于新建房屋的白蚁预防,灭蚁灵主要用于白蚁的灭治.据统计,近几年每年使用氯丹原油在200t以上,灭蚁灵约300kg(不含农林,水利部门).目前,正在研制白蚁防治的替代药物.
⑵ 来源于PCBs电器处理与二次污染:
在废弃物处置方面,1995年在沈阳建立了全国惟一的PCBs集中焚烧处置基地,年焚烧能力400t[14];在环境评估方面,对珠江三角洲一些表层沉积物中PCBs和典型污染地区底泥和土壤中
残留的PCBs进行了调查;在人群健康方面,开始关注PCBs对健康的损害,但仅对武汉钢铁公司PCBs职业暴露的人群进行了研究,未发现阳性结果.
中国的PCBs及其污染物现存量很大,是潜在的污染隐患,但存量不清,污染源的地点,范围也有待查明;含PCBs电器由于处置与保管不当,已造成二次污染和永久性污染;缺乏系统的人群暴露和健康影响评估资料;焚烧处置能力不足,技术水平落后.
⑶ 农药:
氯丹,灭蚁灵已不作为农药生产和使用,但作为医药还在少量使用,而且我国防治白蚁通常使用氯丹,七氯,六六六和DDT;DDT主要作为三氯杀螨醇的原料,以及少量病媒控制(如疟疾).研究结果表明,禁用DDT,六六六等有机氯农药以来,茶叶和人乳中DDT,六六六残留已明显下降,但三氯杀螨醇作为一种高效低毒的重要农药产品,广泛应用于棉花,果树,甘蔗等农作物,已成为我国茶叶中DDT残留,人乳中DDT含量的新来源.
⑷ 氯碱工业:
全世界500家氯碱生产厂中,中国230家,1998年烧碱产量508×105t[15];三氯代苯,六氯代苯作为中间体生产五氯酚钠,五氯酚钠作为杀螺药防止血吸虫病以及灭生性除草剂,用量很大,目前还未找到替代产品;用氧氯方式和电石方式生产氯乙烯,年消费量400×105t.
⑸ 二恶英:
主要来源于造纸废液(80%未经处理排入河流,湖泊),五氯酚钠(在灭螺,杀钉螺地区的污染湖水和当地居民血液,乳汁中均检出了二恶英,电解废渣(生产1t烧碱产生40～60kg盐泥,盐泥中的二口恶口英含量为379μg·kg-1,毒性当量I-TEQ为21.65μg·kg-1),垃圾焚烧(我国年垃圾1.13×109t,垃圾年增长率6%,已累积堆存59×109t,其中危险废物约占2%～5%.中国准备在未来10年内,使垃圾焚烧达到垃圾处理总量的3%)[15],其他来源尚未评估.
1.3.2 国内持久性有机氯污染物的污染现状
持久性有机氯污染物为持久性有机污染物的一部分.它具有POPs的几个重要特征.即能在环境中持久地存在;能蓄积在食物链中对有较高营养等级的生物造成影响;能够经过长距离迁移到达偏远的极地地区;在相应环境浓度下会对接触该物质的生物造成有害或有毒效应.持久性有机氯污染物分为两个大类:第一为环境中的有机氯农药污染,第二为环境中多氯联苯(PCBs)的污染.
⑴ 有机氯农药在我国的污染现状
① 有机氯农药种类及性质
有机氯农药主要包括六六六(HCH),滴滴涕(DDT),艾氏剂,狄氏剂,异狄氏剂,氯丹,七氯,灭蚁灵,毒杀芬,六氯苯等.六六六和DDT都具有毒性(致癌性,神经毒性,内分泌干扰性等),亲脂憎水性能在生物脂肪或者器官中产生生物积累,沿食物链逐级放大,并且降解周期一般都较其它农药长.
② 有机氯农药在我国的残留状况
a. 有机氯农药在农产品中残留状况
有机氯农药在我国的生产使用状况,及其性质决定了其在我国大部分地方的食品中都可检出残留有机氯农药.
调查显示,华北地区的有机氯农药残留要普遍高于其它地区,其原因可能除了与华北地区相对于其它地区使用有机氯农药的量要大些外,还与此地方的气候因素及土壤成分有关系.尤其值得一提的是,华北的DDT含量明显高于其它地区,大大高于全国平均值,这可能与该地区在1992年前后大量使用了DDT农药或者含DDT的有机氯类农药如三氯杀虫螨类等有关.东北地区的植物油中六六六含量特高.这有可能为棉籽所榨的植物油,因为我国在上世纪九十年代前后在棉花中还在普遍使用六六六农药.棉花虽然不作食用但用棉籽所做的油在我国许多地方都作为食用油.
据苏敬武等对《威海市农产品及人中有机氯农药残留量的调查》表明,近年来我国农产品中有机氯农药的残留量虽然又有所下降但是下降幅度不大,离美国有毒物质与疾病登记机构(ATSDR)规定最小危险水准仍然有一定差距.
b. 土壤,沉积物和水体中有机氯农药污染状况
赵玲,马永军2000年对宁波市土壤中有机氯农药含量的研究发现不同地区土壤含量不同.
刘广民等2001年对吉林省西部松原地区农田土壤中的有机氯类农药进行了研究,虽然停产,停用有机氯类农药几十年但六六六最高值仍有近60ng·kg-1,平均值为31.2ng·kg-1,DDT最高值为120ng·kg-1,平均值为51.2ng·kg-1.
刘现明等2000年对大连湾沉积物中的有机氯农药进行了研究,12个站点中BHCs的最高含量为7.959×10-4mg·kg-1,平均含量为3.162×10-4mg·kg-1;DDT最高含量为5.723×10-4mg·kg-1,平均值为2.208×10-4mg·kg-1.
张祖麟等于2000年对福建九龙江水库中15个站点的表层水与间隙水中的有机氯农药进行了分析,检出表层水中有机氯农药为15.3～2479ng·l-1,间隙水中有机氯农药浓度为266ng·l-1～33355ng·l-1,其污染基本在一类水质标准内,部分站点超过一类标准.
⑵ 多氯联苯(PCBs)在我国污染现状
① PCBs在我国的生产使用状况
PCBs主要为精细化工产品,在目前PCBs还没有被完全禁用,在变压器及电容器设备上暂时还没有完全可替代PCBs的产品.PCBs在我国从1965年开始生产,到80年代停产共生产万吨,并且,在20世纪50～80年代我国先后从比利时,法国等进口大量装有PCBs的电力电容器,目前这些设备大部分报废.
② PCBs污染范围及管理程度
我国环境受PCBs污染较为严重,且在局部地区出现了严重污染事件.大连港的表层沉积物中PCBs总量为1.02-153ng·g-1干重,珠江三角洲地区为10.2-485ng·g-1干重.
我国有些地方PCBs的含量已接近或高于全球近岸表层沉积物中PCBs的含量范围(0.2～400mg·g-1)的最高值.有许多地方沉积物中PCBs含量在50～500ng·g-1范围之内已受到了中等至严重程度的PCBs污染.现已证明大部分种类的有机氯农药(OCPs)及多氯联苯(PCBs)都属环境荷尔蒙类物质,这类物质在(1兆分之一)极微量情况下就能对人及其他生物造成危害,人体如果长期接触OCPs及PCBs等环境荷尔蒙物质会改变人体的激素平衡影响人体健康.鉴于
此,建议环境部门有必要对受OCPs及PCBs污染的地方进行监控.特别是对人们所食用的肉,禽,蛋及粮食作物中的OCPs及PCBs进行严密监控.
1.3.3 国内的研究现状
目前,国内关于有机物污染,尤其是POPs污染的基础研究和应用研究基础都比较薄弱,研究的广度和深度都落后于西方发达国家.
国家环保总局已组织开展了一些有关POPs的国际合作项目,如有机氯农药污染控制项目,多氯联苯污染现状调查与控制项目,履行斯德哥尔摩公约前期准备项目等.
以中科院生态环境研究中心为依托单位的国家863课题"持久性有机污染物采样分析技术"项目,将针对环境中痕量持久性有机污染物开发先进采样技术与设备,建立能与国际接轨的环境中微量或痕量持久性有机污染物监测技术,质量保证和质量控制体系,提高我国持久性有机污染物环境检测的技术水平.
由钱易院士,余刚教授领导的清华大学持久性有机污染物(POPs)研究中心近年来已展开了一系列有关POPs的研究项目,例如:1999年在"清华大学建设一流大学项目(985)"支持下正式启动了"持久性有机污染物环境行为特征与去除原理研究"项目,主要研究内容包括:POPs范畴物质的筛选策略及计算机支持系统;POPs物质的分析方法及快速检测技术;典型POPs的环境行为及定量构效关系;典型POPs的多介质环境循环模型;典型POPs物质的降解性及量子化学预测;高级氧化技术处理含POPs行业废水,废气技术及机理;受POPs污染水体,土壤,底泥的修复原理.
中国履行《斯德哥尔摩公约》国家实施方案第二次技术协调会日前在京召开,来自国家环保总局,财政部,建设部等部委的相关负责人和中科院,北京大学,清华大学等科研院所的专家及联合国工业发展署,联合国开发计划署,世界银行,德国,日本等机构的官员和国际咨询专家,就我国履行《斯德哥尔摩公约》能力建设,国家实施方案中涉及到的具体项目的开发等技术问题展开广泛讨论.据介绍,2004年,国家实施方案项目正式开始实施之后,我国淘汰和削减持久性有机污染物进入实质性的全面开展阶段.下一阶段,我国将进一步完善杀虫剂持久性有机污染物初步清单和战略,调查由于医疗,危险及固体废物焚烧等产生的持久性有机污染物初步清单,提出削减和处置战略及行动计划,并在典型行业开展最佳可行技术/最佳环境实践示范.
1.4 研究背景和研究意义
我国POPs研究起步较晚,缺乏相关的环境背景资料,研究基础相对薄弱,虽然对POPs物质对环境,对人体的污染已逐渐重视起来,但与国外仍存在着很大的差距,而且存在着多方面的误区.如我国关于POPs的环境调查研究基本上局限于个别年份某个受污染场地,局部区域特定的某种介质,对POPs在全国范围内多介质中的污染状况没有连续多年的动态研究数据,对于POPs物质的研究以水生生态系统的研究较多,对陆生生态系统的研究较少,而且大部分的研究都集中在急性毒性和对处于食物链中的高等捕食者的危害的研究上.而把土壤动物,土壤原生动物作为
POPs在土壤中的指示生物在目前国内还很少见.上述十分薄弱的研究基础直接导致了目前对环境中POPs认识的模糊不清,对POPs在各种环境介质中的迁移,转化行力以及产生的危害近乎处于混沌状态.
因此,我们需要研究POPs对土壤生态系统的影响.
本实验选择蚯蚓为受试生物.
蚯蚓是一种世界上分布广,数量大的土壤无脊椎动物.它普遍存在于地球上除冰川,沙漠,南北极等极端环境之外的各种生态环境中.作为陆地上生物量最大的一类土壤动物[16],其主要作用表现为:加速土壤结构的形成,促进土肥相融,加速有机物质的分解转化,提高植物营养,改善土壤通透性,提高蓄水,保肥能力[17].蚯蚓不但是土壤中有机腐化物质的分解者,而且是土壤生态系统许多动物如蛇类,鸟类等的重要食物来源,影响着农田生态系统中的物质循环和能量流动,在食物链中起着污染物传递的桥梁作用[18],因而被称为"农业的犁手"和"改良土壤的能手".然而,现代农业技术的应用,尤其是化学品,如杀虫剂,杀菌剂,除草剂和化肥等的大量使用,给土壤动物区系造成了灾难性的后果,可能毁掉这一宝贵的自然财富.农药的大面积施用,必将对蚯蚓的生存,生长,繁殖产生种种不利影响,导致土壤生态系统的变化,因此,研究农药对蚯蚓的毒性,是评价农药对生态环境安全性的一个重要指标.
由于蚯蚓长期生活在潮湿的土壤中,表皮的角质层(cuticle)较普通陆生生物要薄,而且,其上还有许多腺孔(与外界相通),因此对土壤中的某些刺激性污染物非常敏感.由于蚯蚓具有独特的生物学特征,不少学者已将它作为土壤环境污染状况的指示生物[19,20],从而大大促进了蚯蚓生态毒理学研究的发展.因此,蚯蚓已成为评价外来化合物(如农药)对生态环境尤其是土壤环境安全性的一种重要指示生物[21].
从上个世纪四,五十年代开始,利用蚯蚓作为土壤环境的指示生物的研究就已经开始,近年来随着土地污染问题的日益严重,蚯蚓生态毒理学得到了较为普遍的重视和发展,目前采用农药对蚯蚓的急性毒性对农药做出评价国内外已有许多报道多[22],对蚯蚓慢性毒性的研究已逐渐成为蚯蚓生态毒理学研究的重点,目前农药对蚯蚓的慢性毒性研究主要集中在:农药对蚯蚓行为的影响,农药对蚯蚓呼吸的影响,蚯蚓对农药的富集,蚯蚓超微结构受损情况,农药对蚯蚓体内重要生化指标的影响等.
研究农药污染对蚯蚓影响的毒理学方法不断成熟,目前主要有实验室毒理试验法和田间测试法,前者应用广泛,而后者尽管更能反映农药污染对生态环境的实际影响,但由于试验条件的复杂性,试验方法和评价方法的标准还不完善,应用还较少.实验室毒理试验方法较多,有溶液法(solution test),滤纸法(contact filter paper test)和人工土壤法(artificial soil test)等[23].但溶液法和滤纸法很难评估农药在真实环境中的毒性.人工土壤法则较真实反映了蚯蚓生活的土壤环境,综合考虑了化学污染物对蚯蚓的经皮毒性和经口毒性.由于蚯蚓种类繁多,不同地域存在不同的优势种群,而且不同蚯蚓种类对农药的敏感程度存在着差异,因而蚯蚓品种的选择和标准化也是研究蚯蚓毒理的一个重要方面.目前应用较广泛的是赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetide/Eissenia andre),因为此种蚯蚓的生活习性和对农药的敏感程度较适合用作农药的毒性情况评估.
本实验选择几种典型的POPs物质为研究对象,设计了蚯蚓亚急性毒性实验,用生态系统模拟的方法,研究不同剂量,不同种类目标化合物对受体生长发育及生理活动的影响及危害,建立
典型的POPs的剂量-效应相关关系,从而得到POPs与土壤生态系统健康状况的关系,同时也希望为正在使用的两种有机氯农药(硫丹,三氯杀螨醇)是否会被列入POPs名单提供理论依据;为全国范围POPs污染环境调查提供一些数据,为今后进行环境治理提供科学依据.
第二部分 研究思路及研究方案
2.1 研究思路
2.2 研究方案
2.2.1 研究目标
结合国际和国内有关POPs物质研究现状及成果,通过实验室研究,观察待测化合物针对生物个体所表现出的慢性毒性,建立剂量-效应的相关关系.以体内蓄积浓度,存活率,观察其生长
活动状况和行为能力为指标并作定性描述.
在上述研究的基础上,确定以林丹,DDT等典型POPs物质的消减动态及其危害性,分析POPs对于土壤生态系统健康的影响,为今后正确判断其危害并采取积极防治措施而服务.
2.2.2 研究内容
通过蚯蚓亚急性毒性实验,研究POPs物质在生物体内的蓄积情况,以及对生物个体生长,行为能力以及繁殖的影响.
实验室毒理试验方法较多,有溶液法,滤纸法和人工土壤法等.为了使毒性实验结果具有可比性,因此本实验采用欧洲的标准化实验方法,人工土壤法作为实验方法(pH约为7.0±0.2,有机质含量大于2%,土壤含水量30~35%),蚯蚓品种为赤子爱胜作为受试生物.
本实验以DDT,林丹,三氯杀螨醇,硫丹为受试农药,在急性毒性试验的基础上,设计选定了最适观察剂量,研究它们对蚯蚓的亚急性毒性.除三氯杀螨醇设四个浓度外,其它三种农药设三个浓度,每个浓度设三个平行,同时设空白作为对照,由于条件所限,本实验只完成了农药对蚯蚓行为能力,生长情况,生殖能力的影响,旨在为科学评价有机氯农药污染的危害提供依据.
2.3 实验材料与方法
2.3.1 实验材料
⑴ 受试生物 赤子爱胜蚯蚓(Eisenia foetide)由中国农业大学科学园提供.挑选三月龄以上的,体重在0.21~0.26g,体长4~5cm,至少有一条明显生殖带大小较一致的健康蚯蚓.
⑵ 受试农药
DDT,原药,分析纯,天津化工厂提供;
林丹,原药,分析纯,天津大沽化工厂提供;
硫丹,原药,江苏如东农药厂提供;
三氯杀螨醇,95%的乳油,江苏扬农化工集团有限公司提供;
⑶ 主要试剂与药品 高龄土:化学纯,上海五四化学试剂厂;石英砂:化学纯,粒径0.4~0.7mm北京三八石英砂厂;碳酸钙:化学纯,北京化工厂;丙酮:分析纯,北京化工厂;草炭:产地东北.
2.3.2 实验方法(人工土壤法)
根据OECD Guideline No.207方法,采用人工土壤培养法进行实验.
⑴ 人工土壤的配制 实验前进行预试,根据蚯蚓的存活状况,选择人工土壤最佳配比.本实验人工土壤各成份含量如下:石英砂70%,高岭土20%,草炭10%,用蒸馏水调节湿度为35%左右.适当添加碳酸钙以调节pH值为7±0.2.
⑵ 土壤染毒处理 准确称取DDT,林丹,硫丹,三氯杀螨醇溶于丙酮再与石英砂混合,待丙酮充分发挥后将石英砂与高岭土,草炭混匀混合,加水配成人工土壤.DDT,林丹的浓度为1,10,50mg·kg-1,硫丹的浓度为1,5,10mg·kg-1,三氯杀螨醇的浓度为100,200,1000,2000mg·kg-1,每一处理3个重复,同时设空白对照.
⑶ 实验条件 将上述含受试物的人工土壤750g装入1000ml烧杯中,再放入10条在未经处理的人工土壤中驯养24h的蚯蚓,塑料薄膜封口,扎孔,放入温度为20±2℃,湿度为80~85%,24小时连续光照,光照强度400~800lx条件下的HPG-280H型人工气候箱中进行培养.
⑷ 实验过程 实验期间定期补加水分,从第三周开始每周在土壤中添加一次牛粪,牛粪按照每条蚯蚓0.5g的标准添加.在3~7周时每周将蚯蚓倒出来,清洗干净,记录蚯蚓的数量并称重,同时观察蚯蚓的体色,体形,运动能力.在第7周时将成虫取出,将含茧和幼虫的人工土壤继续培养,到第10周时用热取法薰出幼虫并计数.
第三部分 实验结果与分析
3.1 四种有机氯农药对蚯蚓存活的影响
表3-1表明的是在整个亚急性毒性实验过程中,蚯蚓的平均死亡率.由表中的数据可以看出,DDT和林丹在1,10mg·kg-1的低浓度下,蚯蚓的死亡率为零,当浓度达到50mg·kg-1 时,蚯蚓从第三周开始出现死亡,到第7周时,死亡率为10%.对硫丹而言,当浓度为1mg·kg-1时,蚯蚓无死亡,当浓度为5mg·kg-1时,到第6周蚯蚓才出现死亡且最终的死亡率仅为10%,当浓度达到10mg·kg-1时,在第3周蚯蚓开就始出现死亡,到第7周时,蚯蚓的死亡率高达80%.而三氯杀螨醇的实验结果比较特殊,当浓度为100mg·kg-1时蚯蚓无死亡,当浓度为200mg·kg-1时,蚯蚓在第3周就开始出现死亡,到第7周时死亡率高达60%,而之后随着浓度逐渐增大,当达到1000,2000mg·kg-1时,蚯蚓的死亡率反而非常低,仅为10%.研究结果表明,DDT,林丹在农田正常使用量的情况下,不会杀死蚯蚓,而硫丹在农田正常使用量的情况下,对蚯蚓的存活率有相当大的影响,对于三氯杀螨醇而言,当实验浓度达到100mg·kg-1还不会导致蚯蚓死亡,可见三氯杀螨醇对蚯蚓的毒性效应不是很明显,而在农田作物上正常施用量情况下落入土壤的三氯杀螨醇的浓度不会超过1000mg·kg-1,因此可以得出这样的结论三氯杀螨醇在农田正常使用量的情况下不会杀死蚯蚓,同时也说明一点,三氯杀螨醇对蚯蚓的毒性较小.
表3-1 四种有机氯农药亚急性暴露期蚯蚓的死亡率(%)
Table3-1 The dead ratio of earthworm in toxicity experiment of the four kinds of Organic Chlorunated Pesticides
培养时间
(周)
ck
DDT(mg·kg-1)
林丹(mg·kg-1)
三氯杀螨醇(mg·kg-1)
硫丹(mg·kg-1)
0
1
10
50
1
10
50
100
200
1000
2000
1
5
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
10
0
0
10
0
10
10
0
0
0
20
4
0
0
0
10
0
0
10
0
10
10
0
0
0
20
5
0
0
0
10
0
0
10
0
30
10
0
0
0
30
6
0
0
0
10
0
0
10
0
40
10
0
0
10
50
7
0
0
0
10
0
0
10
0
60
10
10
0
10
80
3.2 四种有机氯农药对蚯蚓的生长发育的影响
表3-2 DDT亚急性暴露期蚯蚓的平均体重
Table3-2 The mean weight of earthworm in the DDT chronic toxicity experiment
培 养 时 间
(周)
DDT(mg·kg-1)
0
1
10
50
0
0.23
0.24
0.23
0.24
3
0.23
0.25
0.21
0.19
4
0.22
0.25
0.20
0.18
5
0.19
0.25
0.18
0.18
6
0.20
0.22
0.19
0.17
7
0.20
0.22
0.18
0.16
图3-1 亚急性暴露期DDT对蚯蚓生长的抑制率
Fig 3-1 Effect of DDT chronic toxicity experiment on upgrowth of earthworm
表3-3 林丹亚急性暴露期蚯蚓的平均体重
Table3-3 The mean weight of earthworm in the Lindane chronic toxicity experiment
培 养 时 间
(周)
林丹(mg·kg-1)
0
1
10
50
0
0.23
0.24
0.24
0.22
3
0.23
0.26
0.30
0.21
4
0.22
0.24
0.29
0.19
5
0.19
0.25
0.29
0.22
6
0.20
0.23
0.27
0.23
7
0.20
0.25
0.28
0.25
图3-2 亚急性暴露期林丹对蚯蚓生长的抑制率
Fig 3-2 Effect of Lindane chronic toxicity experiment on upgrowth of earthworm
表3-2,3-3,3-4,3-5和图3-1,3-2,3-3,3-4表明的是在整个亚急性毒性实验过程中,四种有机氯农药不同浓度暴露条件下,蚯蚓的平均体重和对蚯蚓生长的影响情况.从表和图中的数据中可以发现这样一些规律:
对照中蚯蚓的平均体重呈递减趋势,导致这种结果的原因可能是由于蚯蚓的生活环境发生了改变,虽然人工土壤与蚯蚓生活的真实土壤环境相类似,但毕竟还是存在一定区别,对蚯蚓生长有一定抑制作用.在添加了DDT的人工土壤中,与对照相比,当DDT的浓度为1mg·kg-1时,对蚯蚓生长的抑制情况反而比对照的要小,这说明在DDT的浓度为1mg·kg-1时不仅没有抑制蚯蚓的生长,反而刺激它生长.当浓度为10 mg·kg-1时对蚯蚓的抑制情况与对照无显著差异.当
浓度达到50mg·kg-1时,对蚯蚓生长的抑制作用明显大于对照,此时蚯蚓的生长受到抑制.
在添加了林丹的人工土壤中,当林丹的浓度为1,10mg·kg-1时,对蚯蚓生长不但没有抑制,反而却能刺激其生长,这说明林丹在浓度为1,10mg·kg-1时对刺激蚯蚓生长的效果更为显著.当浓度达到50mg·kg-1时,蚯蚓的体重虽在3~5周有所减少,但在第5周之后,蚯蚓的体重反而又有所增加.由此可以说,林丹在1~50mg·kg-1浓度范围对蚯蚓的生长不但不产生抑制作用,反而却能刺激其生长.
表3-4 三氯杀螨醇亚急性暴露期蚯蚓的平均体重
Table3-4 The mean weight of earthworm in the Dicofol chronic toxicity experiment
培 养 时 间
(周)
三氯杀螨醇(mg·kg-1)
0
100
200
1000
2000
0
0.23
0.16
0.14
0.15
0.18
3
0.23
0.16
0.14
0.15
0.19
4
0.22
0.15
0.12
0.11
0.13
5
0.19
0.13
0.10
0.12
0.14
6
0.20
0.13
0.10
0.11
0.12
7
0.20
0.12
0.09
0.10
0.10
图3-3 亚急性暴露期三氯杀螨醇对蚯蚓生长的抑制率
Fig 3-3 Effect of Dicofol chronic toxicity experiment on upgrowth of earthworm
在添加了三氯杀螨醇的人工土壤中,在第3周时,所有浓度下蚯蚓的平均体重均有所增加,从第4周之后,蚯蚓的平均体重都开始减少,但在第5周时,各个浓度间没有显著差异.到第6周时,浓度为100mg·kg-1时对蚯蚓的抑制与对照无明显差异,而200,1000,2000mg·kg-1浓度下对蚯蚓生长的抑制作用大于对照,到第7周时,所有浓度对蚯蚓生长的抑制作用均明显大于对照.由此可以看出,三氯杀螨醇对蚯蚓的抑制用作随着时间的增长而逐渐有所体现,因此可以说,从长期效应来看,三氯杀螨醇对蚯蚓的生长有一定抑制作用.
在添加了硫丹的人工土壤中,当硫丹的浓度为1mg·kg-1时,蚯蚓的生长不但没有受到抑制,反而却能刺激其生长,这说明硫丹在浓度为1mg·kg-1时对刺激蚯蚓生长的效果较为显著.当浓度达到5mg·kg-1时,对蚯蚓生长的抑制作用明显大于对照,而且随着硫丹浓度的增大,对蚯蚓的生长的抑制作用逐渐增大.由此可以推断,当硫丹浓度达到5mg·kg-1时,对蚯蚓的生长产生抑制作用就非常明显,因此硫丹对蚯蚓的生长有显著的影响.
表3-5 硫丹亚急性暴露期蚯蚓的平均体重
Table3-5 The mean weight of earthworm in the Endosulfan chronic toxicity experiment
培 养 时 间
(周)
硫丹(mg·kg-1)
0
1
5
10
0
0.23
0.14
0.15
0.14
3
0.23
0.16
0.11
0.19
4
0.22
0.15
0.09
0.06
5
0.19
0.15
0.09
0.06
6
0.20
0.15
0.08
0.06
7
0.20
0.14
0.07
0.12
图3-4 亚急性暴露期硫丹对蚯蚓生长的抑制率
Fig 3-4 Effect of Endosulfan chronic toxicity experiment on upgrowth of earthworm
3.3 四种有机氯农药对蚯蚓的体色,运动能力,体形的影响
在实验过程中经仔细观察发现,对照中的蚯蚓的体色和放入人工土壤之前的体色基本上没有差异,看起来显暗红色,鲜亮,有一定光泽,而且运动能力与放入前也没什么区别,他们的蠕动速度,伸缩度,肌肉的弹性都看不出有明显变化,体形也很正常.而在添加了DDT和林丹的人工土壤中,随着培养时间的增长,蚯蚓的体色变的越来越淡,有些发红且随浓度增大逐渐变灰,甚至有点发白且无光泽,但是它们的运动能力与对照相比无明显变化,它们的体形略显细长,伸缩速度明显减慢;在添加了三氯杀螨醇的人工土壤中,随着培养时间的增长,蚯蚓的体色变淡,有点发灰,发白,但不同浓度之间下无明显差别,运动能力明显下降,它们的蠕动速度相当迟缓,环节松弛,脱节,甚至溃烂,对外界的机械刺激非常迟钝;在添加了硫丹的人工土壤中的蚯蚓,随着培养时间的增长,在浓度为1mg·kg-1时,体色显得更红更亮一些,但当浓度为5,10mg·kg-1时,体色则变深,变黑,而且在蚯蚓的体表分泌出一些黄黄的分泌物.在浓度为1,5mg·kg-1时,凡是存活下来的蚯蚓,与对照相比,肌肉弹性下降,身体触摸起来硬度明显增加,蠕动速度明显加快,体形变短变粗,在浓度为10mg·kg-1时,运动能力明显下降,它们的蠕动速度较迟缓,肌肉松弛,对外界的机械刺激较迟钝.
3.4 四种有机氯农药对蚯蚓繁殖的影响
表3-6 DDT和林丹亚急性毒性实验中蚯蚓的幼虫数
Table3-6 The amount of larva in toxicity experiment of the four kinds of Organic Chlorunated Pesticides
编 号
ck
DDT(mg·kg-1)
林丹(mg·kg-1)
0
1
10
50
1
10
50
1
2
2
1
0
3
1
0
2
3
2
0
1
3
1
0
3
2
3
1
0
2
0
1
均 值
2.33
2.33
0.67
0.33
2.67
0.67
0.33
表3-7 三氯杀螨醇和硫丹亚急性毒性实验中蚯蚓的幼虫数
Table3-7 The amount of larva in toxicity experiment of the four kinds of Organic Chlorunated Pesticides
编号
ck
三氯杀螨醇(mg·kg-1)
硫丹(mg·kg-1)
0
100
200
1000
2000
1
5
10
1
8
4
2
3
0
5
3
0
2
6
4
1
3
1
6
4
1
3
5
3
0
3
0
6
4
0
均 值
6.67
3.67
1
3
0.33
5.67
3.67
0.33
表3-6,3-7 显示的是通过长达10周培养的四种有机氯农药亚急性毒性实验在第10周时分离出来的蚯蚓幼虫,来分析不同浓度的四种有机氯农药处理对蚯蚓繁殖能力的影响.
数据满足正在分布(Shapiro-Wilk)和方差齐次性检验(Levene Statistic)的条件,采用方差分析检验不同浓度的四种有机氯农药对蚯蚓繁殖能力影响的差异性,结果如表3-8所示.
表3-8 数据分析结果
Table3-8 The amount of larva in toxicity experiment of the four kinds of Organic Chlorunated Pesticides
DDT(mg·kg-1)
林丹(mg·kg-1)
三氯杀螨醇(mg·kg-1)
硫丹(mg·kg-1)
F
P
F
P
F
P
F
P
Shapiro-Wilk
0.174
0.097
0.088
0.272
Levene Statistic
1.000
1.000
1.000
1.000
ANOVA
10.250
0.004
12.333
0.002
40.143
0.000
29.280
0.000
分析结果显示,DDT,林丹,硫丹,三氯杀螨醇的浓度对蚯蚓繁殖能力都具有极显著的影响,在实验浓度范围内DDT,林丹,硫丹,三氯杀螨醇的浓度与蚯蚓幼虫数之间呈显著负相关关系(pearson相关分析,相关系数分别为R=-0.716,P=0.009;R=-0.717,p=0.009;R=-0.996,p=0.000;R=0.568,p=0.014).通过多重比较(S-N-K test)表明,DDT和林丹低浓度(1mg·kg-1)处理与空白之间差异不显著,与较高浓度(10,50mg·kg-1)之间差异显著.硫丹在1mg·kg-1时与对照的之间差异不显著,5mg·kg-1和10mg·kg-1的处理与对照的差异显著,而三氯杀螨醇各浓度与对照间的差异都不显著.
在亚急性毒性实验中观察发现,由于蚯蚓有避光喜湿性,他们一般在人工土壤的中下层活动.蚯蚓的产卵高峰期在5~7月份[24],本实验是从6月上旬到8月下旬进行的,实验过程中,从第三周开始,每周按0.5g/条的比例添加一次牛粪,保证蚯蚓有足够的所必需的营养物质的补给,从而才能使蚯蚓的正常产卵率得到保证,因此可以认为不同处理之间蚯蚓幼虫数目之间的差异是由于农药的种类和浓度的不同引起的.由表3-6,3-7中数据可见四种有机氯农药对蚯蚓的繁殖都产生了一定的影响,不同农药的各个浓度处理中蚯蚓的幼虫数目都比对照要少,而且随着浓度的增加,幼虫数明显下降,有的甚至完全没有幼虫孵化.
毒理学研究认为,生殖系统是对外源化合物反应最敏感,最容易受到不良环境因素影响的器官.各药物对蚯蚓生殖能力的影响主要是由于农药进入蚯蚓体内后对蚯蚓生殖系统的损伤.由于生殖系统的高度敏感性,同时也最容易受到农药污染伤害.农药进入蚯蚓体内会破坏蚯蚓的细胞组织结构从而影响到蚯蚓精子的形成过程,导致精子发生畸形,受精能力丧失,从而不育.
第四部分 结论与展望
4.1 结论
综上所述,当蚯蚓长期生活在含有低剂量农药的土壤中时,尽管蚯蚓不会快速死亡,但是通过长时间的接触,这些农药将会对蚯蚓的生理生化过程产生一定的影响,如蚯蚓的生长发育情况,蚯蚓运动行为能力,蚯蚓对农药的富集,蚯蚓的生育能力,以及蚯蚓体内重要生化指标.
通过以上研究结果表明,这四种有机氯在低剂量使用时不会对蚯蚓的生存产生威胁,在长达7周的培养过程中,没有导致蚯蚓死亡,但DDT,林丹,三氯杀螨醇和硫丹在低剂量时对蚯蚓的生长发育有抑制或刺激其生长的作用.在此四种农药低剂量下存活的蚯蚓的体色,体形与对照相比有明显不同,其运动行为能力及对外界刺激的反应敏感程度也有显著下降.与对照相比,在添加了四种有机氯农药的土壤中,蚯蚓的幼虫数有所减少,而且随着农药浓度的增加,幼虫数明显下降,有的甚至没有,因此,上述的四种有机氯农药都会对蚯蚓的繁殖能力产生一定的影响.综合来看,各化合物对蚯蚓的亚急性毒性的由大到小的顺序为:硫丹>林丹>DDT>三氯杀螨醇.
4.2 展望
在国内蚯蚓毒理学研究方面,无论是重金属还是农药对蚯蚓的毒性实验,无论是实验室试验还是田间试验,绝大多数都是针对蚯蚓的急性毒性进行,而且主要集中在农药对蚯蚓细胞,组织和损伤的扫描电镜观察及蚯蚓体内酶活性的影响,而有关慢性毒性的研究较少.尽管人们在农药对蚯蚓毒理方面做了很多研究,也取得相当的成果,但仍有很多尚未解决的问题,如在农药污染的土壤环境中蚯蚓种类和数量的变化情况,以及与土壤质量,生态系统中其它生物关系,农药复合污染对蚯蚓的毒性等问题均有待于进一步的研究.此外,随着现代生物技术的飞速发展,有害化学残留物质对蚯蚓的生殖,生理,代谢,染色体以及基因等深层次影响,是一个非常活跃,十分有研究意义的领域.加强蚯蚓慢性毒性的研究,将最新的分子生物学,生态学,土壤学,毒理学等学科结合起来,将蚯蚓的研究水平代再深入一步,并探讨其作用机理.由于实际农田环境中各种有害化学物质往往不是孤立存在的,加强农药复合污染对蚯蚓毒性的研究,尤其是复合效应和污染机理方面的研究,并将复合污染研究成果运用到环境管理中.随着人们对生态环境的重视,农药污染对蚯蚓的毒理学研究将会得到进一步重视,并会取得更大的发展.
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致谢
本论文的选题,研究内容,研究方法以及论文的形成是在孟凡乔老师和郭非凡师兄的悉心指导下完成的.在论文完成的过程中倾注了导师和师兄大量的心血,在论文完成之际,特向孟凡乔老师和郭非凡师兄表示忠心的感谢.
特别感谢梁璇同学和韦贞良同学,抽出了很多时间帮助我一起完成实验;以及齐琳同学和丁妍同学,在论文完成过程中给予我帮助,在此向她们表示忠心的感谢.
感谢所有给的老师,给予了我很多的指导和帮助.
还要感谢所有的同学,陪伴我走过大学四年最美好的时光,我想对他们说:不会忘记这段宝贵的日子.
感谢大家!
顾淑莺
2005年6月
中国农业大学学士学位论文 第一部分 综述
中国农业大学学士学位论文 第二部分 研究思路及研究方案
中国农业大学学士学位论文 第三部分 实验结果与分析
中国农业大学学士学位论文 第四部分 结论与展望
中国农业大学学士学位论文 参考文献
中国农业大学学士学位论文 致谢
文献查询及资料收集
选择所评价的化合物
蚯蚓亚急性毒性实验
观察蚯蚓的运动行为能力
观察蚯蚓的生长发育情况
观察蚯蚓的繁殖情况
数据处理
建立剂量-效应相关关系
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