土壤中铜镉对植物急性毒性的生物配体模型研究

生物配体模型（BLM）是用于预测和评价环境中重金属生物毒性的模型，它考虑了影响重金属生物有效性和毒性的因素，旨在避免当前环境质量标准和风险评价依据重金属总量来衡量其毒性的不科学性。本项目选择对铜、镉敏感性粮食作物和蔬菜作物为研究对象，以土壤溶液中重金属植物急性毒性的影响因素为切入点，利用三维荧光光谱、紫外可见吸收光谱、扩散梯度膜、道南透析分离法等先进技术研究：铜、镉的不同陪伴阳离子对铜、镉植物急性毒性的影响；不同pH下土壤溶液铜、镉的形态变化及其植物毒性；土壤中不同结构和不同分子量溶解性有机质（DOM）和铜、镉的络合特性及其植物毒性。通过研究重金属-土壤溶液-植物三者之间的相互作用规律，利用竞争配位化学原理建立和完善土壤中铜和镉对植物毒害的BLM，并对其进行验证。研究结果为制定铜、镉的土壤环境质量标准以及铜、镉污染土壤的生态风险评价提供科学的方法和依据。

生物配体模型（BLM）是一种用于预测和评价环境中重金属生物毒性的模型。本项目以铜、镉及其与植物毒性的关系为切入点，针对土壤中铜和镉对植物的毒害的生物配体模型进行了研究，以期为环境质量标准制定和风险评价提供依据。首先，利用水培模拟控制试验，定量研究了Cu、Cd毒性的影响因素，得出了土壤溶液中羟基铜离子、碳酸氢铜、碳酸铜对生物均具有毒害作用，而Cd的毒害主要和自由Cd2+有关。重金属的陪伴离子对其毒性影响因重金属种类而异，该研究完善了仅考虑自由金属离子活度建立生物配体模型的缺陷，相关研究结果已在Chemosphere杂志发表。对有机质含量变化下的Cu、Cd毒性进行研究，发现有机质对暗棕壤中Cu、Cd的毒性影响显著，这和有机质影响下土壤中Cu、Cd的形态变化有关。针对理化性质差异较大的土壤中Cu、Cd的植物毒害及量化表征开展一系列研究，建立了土壤中Cu、Cd对植物毒害及其影响因素之间的预测模型，模型预测的的EC50值在实测值的2倍范围内，大大提高了目前以总量和自由金属离子评价金属毒性的准确性，相关研究结果发表在Geoderma等杂志。