土壤中锌的形态对生物毒性的影响、生物配体模型与田间验证

以土壤中锌的剂量-效应关系及影响因素为切入点，本项目将围绕土壤中锌的有效形态对生物急性毒性的量化关系、土壤中锌的生物毒性预测模型的建立与田间验证等主要内容，利用扩散梯度膜（DGT）技术、道南膜分离技术及基于微生物毒性的基质诱导硝化测定等先进分析手段，在我国不同类型土壤中锌的剂量-效应关系研究的基础上，重点研究：（1）土壤中锌的急性生物毒性及其主控因子；（2）土壤中锌的不同形态对生物毒性的影响；（3）土壤中可溶性有机质对锌生物急性毒性的影响；（4）土壤中固-液分配系数及影响因素；（5）基于竞争配位化学原理建立的土壤中锌毒性的可预测模型-陆地生物配体模型的建立及在田间条件下的进行验证。研究结果将为锌污染土壤环境质量标准修订和环境风险评价提供科学依据。

项目采集了17种不同性质土壤，以Zn对不同生物毒性的剂量-效应关系及影响因素为切入点，对土壤Zn的形态与生物毒性的量化关系、Zn生物毒性预测模型与田间验证进行了研究，主要包括：1）不同土壤性质中Zn吸附的固-液分配系数；2）老化对土壤中Zn形态变化及毒性影响及主控因子；3）不同植物对土壤中Zn毒性敏感性分布规律；4）土壤中Zn对土壤微生物毒性阈值及其预测模型；5）Zn毒害可预测生物配体模型；6）土壤中Zn的毒性的不同测试终点评价、预测模型及田间验证等。研究结果表明：.一、土壤对Zn的吸附分配系数（Kd）与土壤pH、CEC及有机质显著相关，得出了基于不同土壤性质的Zn分配系数预测模型为：Kd = 9.311 pH + 0.186 CEC + 4.129 OC（R2=0.667）；.二、老化过程对土壤中Zn形态有显著影响，表现为0.01 M CaCl2-Zn含量在较短时间内快速下降，随后变化减缓, 到540d时基本达到平衡。土壤中Zn对小白菜毒性随着老化时间的增加而逐渐降低。基于不同毒性阈值(ECx, x=10,50)的土壤中Zn的老化因子（AF）范围分别为1.077~1.743和1.174~1.441。土壤中外源有效态Zn的平衡浓度(C∞)与土壤主要性质(pH、CEC、OM)呈现显著的负相关关系，其中pH和CEC控制了方程83.5%~96.6%变异性；.三、土壤中Zn的毒性阈值（EC50）在不同植物品种间存在巨大差异（301~3460mg/kg），其中叶菜类植物对土壤中Zn的毒害较为敏感，而禾本科类植物对Zn具有较强的抗性；.四、土壤中Zn的毒性阈值在不同测试物种间存在较大差异，不同测试方法对土壤中Zn毒性的敏感性顺序为：土壤微生物(PNR)>西红柿>小白菜>大麦，而不同测试方法的稳健性顺序则相反，表明PNR法是土壤Zn毒害最敏感的测试方法；.五、建立了基于大麦生长毒性的Zn可预测生物配体模型，并对模型预测的预测效果进行了田间验证。相关研究结果为我国Zn污染土壤的环境风险评价和环境质量标准的修订提供了理论依据。. 通过上述研究，较好地完成了项目的研究内容和研究目标，获得了预期的研究成果。目前已发表论文9篇（其中SCI收录1篇，EI收录3篇），另外2篇SCI在投；项目共培养研究生3名，其中获得研究生国家奖学金1名。.