一種評價(jià)土壤中化學(xué)物質(zhì)生態(tài)毒性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤污染監(jiān)測與控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于鑒定化學(xué)物質(zhì)在土壤中毒性效應(yīng)的方法，具體來說是利用東洋棘跳(Onychiurus yodai)個(gè)體和種群水平指標(biāo)來鑒定化學(xué)物質(zhì)在土壤中的毒性效應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤受到污染之后，生物多樣性、物質(zhì)循環(huán)和水循環(huán)(包括水質(zhì)和水循環(huán)過程)等也就必然受到相應(yīng)的影響?；瘜W(xué)物質(zhì)在土壤中的累積與儲(chǔ)存，在一定時(shí)間內(nèi)有時(shí)并不表現(xiàn)出它的危害，但當(dāng)累積儲(chǔ)存量超過土壤或沉積物承受能力的限度，即超過其負(fù)載容量時(shí)，或者氣候、土地利用方式發(fā)生改變時(shí)，該化學(xué)物質(zhì)就會(huì)活化并導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害。
[0003]自20世紀(jì)初以來，鎘(Cd)及其化合物廣泛用于制造鎳鎘電池、顏料、合金，也可以用于電鍍及塑料制品中的穩(wěn)定劑。鎘的產(chǎn)量及用途在不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界每年向環(huán)境中釋放的鎘達(dá)30000噸左右，其中82-94%的鎘會(huì)進(jìn)入到土壤中。近年來在我國由鎘等重金屬引起的土壤污染問題已有較多報(bào)道，科學(xué)研究證實(shí)，土壤中鎘超標(biāo)，可能對農(nóng)作物和人體都帶來危害。
[0004]化學(xué)物質(zhì)的生態(tài)毒性測試是開展土壤污染監(jiān)測與控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。土壤跳蟲(彈尾綱)中一些種類表現(xiàn)出對某些化學(xué)物質(zhì)的敏感性，其在土壤污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估中得到越來越多的重視。然而，盡管土壤跳蟲在陸地生態(tài)系統(tǒng)中分布廣泛，但不同地區(qū)的土壤中仍然棲息著特定的土著物種，而使用本地物種進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估可以顯著提高評估的可靠性和生態(tài)相關(guān)性。因此，中國本土需要找到可實(shí)際應(yīng)用于本地土壤評估的土著物種，并加以篩選使其成為指示物種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種評價(jià)土壤中化學(xué)物質(zhì)生態(tài)毒性的方法。
[0006]在本發(fā)明的第一方面，提供一種評價(jià)待測樣品中是否存在重金屬污染的方法，以東洋棘跳(Onychiurus yodai)作為指示物種，包括:在待測樣品中培養(yǎng)同齡化的東洋棘跳，收集培養(yǎng)至蟲齡59-61天的成蟲及其在培養(yǎng)期間繁殖并生長至24-26天幼蟲，觀察其體長，如其體長顯著減小(在統(tǒng)計(jì)學(xué)上減小)，則該待測樣品中存在重金屬污染。
[0007]在一個(gè)優(yōu)選例中，所述的方法還包括:將東洋棘跳同齡個(gè)體分成試驗(yàn)組和空白對照組，將試驗(yàn)組培養(yǎng)于待測樣品中，將空白對照組培養(yǎng)于已知不含重金屬的樣品中，觀察試驗(yàn)組中東洋棘跳的體長；如待測樣品中東洋棘跳的體長與空白對照相比在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著性減小，則該待測樣品中存在重金屬污染。
[0008]在另一優(yōu)選例中，用于所述方法的東洋棘跳的數(shù)目大于10頭，更佳地大于15頭。
[0009]在另一優(yōu)選例中，用于所述方法的東洋棘跳中，雌雄蟲比例為2:1。
[0010]在另一優(yōu)選例中，培養(yǎng)溫度為20±2°C (更佳地20±1°C );空氣濕度為75 ± 10% (較佳地 75 ± 5%)。
[0011]在另一優(yōu)選例中，一天中，光照時(shí)間12小時(shí)，光照強(qiáng)度為600LUX ;黑暗時(shí)間12小時(shí)。
[0012]在另一優(yōu)選例中，培養(yǎng)過程中，東洋棘跳喂食酵母(如面包干酵母或啤酒干酵母)和水。
[0013]在另一優(yōu)選例中，收集獲得的成蟲或幼蟲，烘蟲1-3天，測定成蟲或幼蟲的體長。
[0014]在另一優(yōu)選例中，所述的重金屬是鎘。
[0015]在另一優(yōu)選例中，所述的待測樣品是土壤。
[0016]在另一優(yōu)選例中，對照組和試驗(yàn)組的樣本pH值相同。除了重金屬的有無之外，樣本的其它屬性相同。
[0017]在另一優(yōu)選例中，所收集的同齡化的東洋棘跳的蟲齡小于24天。
[0018]在本發(fā)明的另一方面，提供東洋棘跳的用途，用于通過測量其體長變化評價(jià)待測樣品中是否存在重金屬污染。
[0019]在本發(fā)明的另一方面，提供一種評價(jià)待測樣品中是否存在重金屬污染的試劑盒，所述的試劑盒中包括:
[0020]東洋棘跳；較佳地為同齡化的東洋棘跳；和/或
[0021]測量昆蟲體長的儀器。
[0022]本發(fā)明的其它方面由于本文的公開內(nèi)容，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。
【附圖說明】
[0023]圖1、東洋棘跳(彈尾綱)生物學(xué)現(xiàn)象。
[0024]A:雄性東洋棘跳(右)和雌性東洋棘跳(左)；b:正在產(chǎn)卵的東洋棘跳；
[0025]C:正在取食壞死蟲卵的東洋棘跳；d:正在取食蛻皮的東洋棘跳。
[0026]圖2、東洋棘跳成蟲存活數(shù)。小圈代表:在空白對照組或試驗(yàn)組某Cd濃度處理下，每個(gè)重復(fù)樣品中存活下來的成蟲數(shù)量(個(gè)數(shù))，也即一個(gè)培養(yǎng)罐中存活下來的成蟲個(gè)數(shù)。共4個(gè)重復(fù)樣品，
[0027]圖3、東洋棘跳繁殖數(shù)。小圈代表:在空白對照組或試驗(yàn)組某Cd濃度處理下，每個(gè)重復(fù)樣品中由成蟲繁殖出來的幼蟲數(shù)量(個(gè)數(shù))。
[0028]圖4、東洋棘跳成蟲體長。小圈代表:在空白對照組或試驗(yàn)組某Cd濃度處理下的所有4個(gè)重復(fù)樣品中，每個(gè)成蟲個(gè)體的長度。
[0029]圖5、東洋棘跳幼蟲體長。小圈代表:在空白對照組或試驗(yàn)組某Cd濃度處理下，在所有4個(gè)重復(fù)樣品中隨機(jī)選取半數(shù)以上的幼蟲中，每幼蟲個(gè)體的長度。
【具體實(shí)施方式】
[0030]鑒于鎘等重金屬會(huì)引起嚴(yán)重的土壤污染問題，本發(fā)明揭示了一種利用東洋棘跳(Onychiurus yodai)指示土壤中化學(xué)物質(zhì)生態(tài)毒性的檢測方法。本發(fā)明人根據(jù)東洋棘跳的生物學(xué)特性和生活史特征，設(shè)計(jì)了單物種生態(tài)毒性測試的方法，利用東洋棘跳個(gè)體水平和種群水平的變化快速有效地檢測土壤中化學(xué)物質(zhì)的生態(tài)毒性。
[0031]東洋棘跳Onychiurus yodai (Yosii, 1966)(彈尾綱)是在中國,特別是華東地區(qū)農(nóng)田土壤中分布最廣泛的種類之一。0.yodai 土棲，沒有彈跳能力。東洋棘跳生物學(xué)現(xiàn)象如圖1。東洋棘跳喜歡PH為6-8的生活環(huán)境，低pH會(huì)顯著影響它的趨向性、活力和存活率。東洋棘跳是中國的優(yōu)勢種，其體長與重金屬的相關(guān)性至今沒有任何研究報(bào)道。
[0032]本發(fā)明的方法中，較佳地，同時(shí)設(shè)置東洋棘跳的試驗(yàn)組(待測樣品)和空白對照組(已知不含重金屬的同屬性樣本)，在相同的條件下培養(yǎng)。從而可以方便地檢測到東洋棘跳的體長變化。
[0033]本發(fā)明確定了中國華東地區(qū)農(nóng)田土壤中土壤跳蟲(彈尾綱)的優(yōu)勢物種，建立了適宜的室內(nèi)培養(yǎng)環(huán)境。較佳地，培養(yǎng)溫度為20±2°C (更佳地20±1°C);空氣濕度為75±10%(較佳地75±5%)。較佳地，一天中，光照時(shí)間12小時(shí)，光照強(qiáng)度為600Lux ;黑暗時(shí)間12小時(shí)。從而應(yīng)用該優(yōu)勢物種的生物學(xué)特征和生活史特征進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)在土壤中生態(tài)毒性效應(yīng)的檢驗(yàn)測試。
[0034]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，在培養(yǎng)期間，以酵母喂食5?7次，并添加適量蒸餾水；較佳地，每7天補(bǔ)充I次去離子水和I次酵母。培養(yǎng)到特定的蟲齡后，使用小節(jié)肢類土壤動(dòng)物定量收集箱烘蟲，收集成蟲和幼蟲，使用土壤彈尾目動(dòng)物測量計(jì)數(shù)裝置測定成蟲和幼蟲數(shù)量以及成蟲和幼蟲體長。
[0035]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，收集的同步化東洋棘跳蟲齡需24?26天。更優(yōu)選地，收集的東洋棘跳數(shù)量雌雄蟲比例為2:1。
[0036]作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，所述實(shí)驗(yàn)體系放置在容器中進(jìn)行試驗(yàn)，例如所述容器為55mm高、55mm內(nèi)徑、5mm壁厚的有機(jī)玻璃環(huán)加密封底，并加密封蓋。
[0037]在本發(fā)明的實(shí)施例中，本發(fā)明人使用實(shí)地野外采集培養(yǎng)的東洋棘跳，根據(jù)前期觀察記錄的東洋棘跳生活史，設(shè)計(jì)生態(tài)毒性測試方法，將東洋棘跳作為指示生物，收集同步化24?26天的東洋棘跳，雌蟲10頭，雄蟲5頭，轉(zhuǎn)移入實(shí)驗(yàn)體系中，培養(yǎng)35天，期間以酵母喂食5?7次，并添加適量蒸餾水，用高溫高梯度烘蟲設(shè)備烘蟲2天，收集成蟲和幼蟲。以期了解重金屬鎘對東洋棘跳生態(tài)毒性效應(yīng)，進(jìn)一步確定東洋棘跳生態(tài)毒性測試方法的可靠性。本發(fā)明的結(jié)果表明，東洋棘跳對重金屬(特別是鎘)有響應(yīng)，成蟲體長和幼蟲體長為敏感指標(biāo)，其中幼蟲體長為最敏感指標(biāo)。
[0038]本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果在于:
[0039]本發(fā)明開發(fā)了一種基于土著物種東洋棘跳的評價(jià)土壤中化學(xué)物質(zhì)生態(tài)毒性的檢測方法，可以顯著提高評估的可靠性和生態(tài)相關(guān)性。并且該檢測方法直接作用于生態(tài)受體，靈敏準(zhǔn)確，成本低廉，適用范圍廣，便于應(yīng)用。
[0040]本發(fā)明應(yīng)用的東洋棘跳比較容易飼養(yǎng)，適合在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中使用，便于建立良好的室內(nèi)培養(yǎng)環(huán)境。
[0041]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。
[0042]1.實(shí)驗(yàn)材料與方法
[0043]2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器
[0044]2.1.1 土壤
[0045]使用人工配制的土壤，該人工土壤成分主要是10%(w/w)的黑泥炭、20%(w/w)的高嶺土和70%(w/w)的工業(yè)砂(〈40目)，將三種成分?jǐn)嚢杈鶆颍礊镺E⑶標(biāo)準(zhǔn)人工土壤。
[0046]2.1.2 培養(yǎng)基
[0047]人工配制獲得，稱取160g石膏粉和20g活性炭，攪拌均勻，然后快速加入130-140ml的蒸餾水，再充分?jǐn)嚢瑁缓缶值叫屡囵B(yǎng)皿中，保證