一種評價土壤中化學物質(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)個體和種群水平指標來鑒定化學物質(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物質(zhì)在土壤中的累積與儲存，在一定時間內(nèi)有時并不表現(xiàn)出它的危害，但當累積儲存量超過土壤或沉積物承受能力的限度，即超過其負載容量時，或者氣候、土地利用方式發(fā)生改變時，該化學物質(zhì)就會活化并導(dǎo)致嚴重災(zāi)害。
[0003]自20世紀初以來，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)計全世界每年向環(huán)境中釋放的鎘達30000噸左右，其中82-94%的鎘會進入到土壤中。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道，科學研究證實，土壤中鎘超標，可能對農(nóng)作物和人體都帶來危害。
[0004]化學物質(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)出對某些化學物質(zhì)的敏感性，其在土壤污染生態(tài)風險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，而使用本地物種進行生態(tài)風險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土壤中化學物質(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)計學上減小)，則該待測樣品中存在重金屬污染。
[0007]在一個優(yōu)選例中，所述的方法還包括:將東洋棘跳同齡個體分成試驗組和空白對照組，將試驗組培養(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)計學上顯著性減小，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，光照時間12小時，光照強度為600LUX ;黑暗時間12小時。
[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組某Cd濃度處理下，每個重復(fù)樣品中存活下來的成蟲數(shù)量(個數(shù))，也即一個培養(yǎng)罐中存活下來的成蟲個數(shù)。共4個重復(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組某Cd濃度處理下，每個重復(fù)樣品中由成蟲繁殖出來的幼蟲數(shù)量(個數(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組某Cd濃度處理下的所有4個重復(fù)樣品中，每個成蟲個體的長度。
[0029]圖5、東洋棘跳幼蟲體長。小圈代表:在空白對照組或試驗組某Cd濃度處理下，在所有4個重復(fù)樣品中隨機選取半數(shù)以上的幼蟲中，每幼蟲個體的長度。
【具體實施方式】
[0030]鑒于鎘等重金屬會引起嚴重的土壤污染問題，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)東洋棘跳的生物學特性和生活史特征，設(shè)計了單物種生態(tài)毒性測試的方法，利用東洋棘跳個體水平和種群水平的變化快速有效地檢測土壤中化學物質(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道。
[0032]本發(fā)明的方法中，較佳地，同時設(shè)置東洋棘跳的試驗組(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，光照時間12小時，光照強度為600Lux ;黑暗時間12小時。從而應(yīng)用該優(yōu)勢物種的生物學特征和生活史特征進行化學物質(zhì)在土壤中生態(tài)毒性效應(yīng)的檢驗測試。
[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)肢類土壤動物定量收集箱烘蟲，收集成蟲和幼蟲，使用土壤彈尾目動物測量計數(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，所述實驗體系放置在容器中進行試驗，例如所述容器為55mm高、55mm內(nèi)徑、5mm壁厚的有機玻璃環(huán)加密封底，并加密封蓋。
[0037]在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明人使用實地野外采集培養(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)移入實驗體系中，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，其中幼蟲體長為最敏感指標。
[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土壤中化學物質(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)實驗中使用，便于建立良好的室內(nèi)培養(yǎng)環(huán)境。
[0041]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。
[0042]1.實驗材料與方法
[0043]2.1實驗材料與儀器
[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)，將三種成分攪拌均勻，即為OE⑶標準人工土壤。
[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，再充分攪拌，然后均分到新培養(yǎng)皿中，保證