土壤重金属对蚯蚓的毒性作用研究进展
来源:用户上传
作者:
摘 要：蚯蚓在治理土壤重金属污染过程中会受到一定的毒害。本文在系统分析、归纳总结国内外相关领域研究成果的基础上，综述了重金属对蚯蚓的毒害作用，主要包括：重金属对蚯蚓行为和机体组织产生的影响，重金属对蚯蚓的急性毒性作用。通过该研究，以期优化蚯蚓在土壤重金属污染治理中的应用。
关键词：蚯蚓 重金属 趋避行为 毒害作用
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0114-02
蚯蚓通过对重金属的富集和转化治理土壤重金属污染，但当土壤中重金属浓度超过一定限值时，对蚯蚓机体行为和机体组织产生一定的影响，甚至在一定浓度条件下会造成蚯蚓的死亡。研究重金属对蚯蚓的毒害作用，有利于更好的了解蚯蚓在重金属污染土壤治理中应用的可能性及局限性，为构建蚯蚓修复土壤重金属技术体系提供一定的参考和依据。
1 重金属对蚯蚓行为和机体组织的影响
蚯蚓在受到重金属的作用时，会表现出一定的趋避效应。赤子爱胜蚓在高浓度的Cr（Ⅵ）中出现了趋避效应[1]。并且趋避效应会随着重金属浓度的增加而加强。当Al浓度为100mg/kg时，蚯蚓的趋避率为25%，当Al浓度为300mg/kg时，蚯蚓的趋避率为变为75%[2]。但在不同金属种类情况下，蚯蚓产生完全回避反应的浓度具有很大差异[3]。赤子爱胜蚓对Pb、Cd、Cr完全回避的浓度分别为2000mg/kg、120 mg/kg、120mg/kg[4]。在复合污染条件下，蚯蚓的回避行为表现出拮抗作用。
除趋避效应外，重金属还会对蚯蚓的机体组织产生较大影响。通过组织病理学实验发现，蚯蚓在高浓度零价铁中暴露28d后，表皮组织产生了严重的损伤[5]。通过亚显微结构观察后发现，蚯蚓富集有毒物质后，其体细胞壁收缩，纵肌拉紧，体腔细胞疏松，体内充满了黑色颗粒等[6]。但金属浓度不同对蚯蚓机体组织产生的影响有显著差异。通过研究Cd浓度对蚯蚓上角质层的影响发现，在低浓度的Cd条件下，蚯蚓上角质层加厚，可能是蚯蚓体在受Cd毒性影响的一种自身适应机制，增强Cd进入蚯蚓体内的阻力，降低对Cd的吸收;而当Cd浓度较高时，超过了蚯蚓调节、抵抗阈值，机体的适应系统可能遭受破坏，上角质层变薄[7]。在过高的金属负荷下甚至会造成蚯蚓组织的分解。
2 重金属对蚯蚓的急性毒性
不同重金属种类对蚯蚓个体急性毒性具有一定的差异。宋玉芳等[8]研究表明，重金属Cu、Zn、Pb、Cd的毒性阈值分别为300mg/kg、1300mg/kg、1700mg/kg以及300mg/kg，其半致死浓度分别为400～450mg/kg、1500～1900mg/kg、2350～2400mg/kg以及900mg/kg。高超等[9]研究人工土壤中Pb、Cd、Cr对赤子爱胜蚓的毒性发现，Pb、Cd、Cr对赤子爱胜蚓的半致死量分别为2526.05mg/kg、362.83mg/kg、229、44mg/kg。
重金属对蚯蚓个体的毒害作用随时间增加而加强。崔春燕等人[1]发现铬（VI）对赤子爱胜蚓7d和14d的LC50分别为259.98mg/kg和241.13mg/kg，且LC50值随着暴露时间延长而降低。陈志伟等[10]试验表明，Cu对赤子爱胜蚓24h和48h的LC50分别为147.3mg/L和72.1mg/L。
重金属复合污染会对蚯蚓个体毒害产生较为复杂的影响。贾秀英等[4]研究表明，在Cu浓度为250、500mg/kg时，Cu、Zn复合污染对蚯蚓的毒害作用表现为协同效应;而Cu浓度为750mg/kg时，Cu、Zn复合污染表现为拮抗效应。赵作媛等[11]研究表明，镉在各浓度下与菲复合，对蚯蚓的毒性都产生拮抗作用，且随镉浓度升高而菲毒性程度降低。Uwizeyimana等[12]研究表明，镉与环草窿在低浓度条件下对蚯蚓的毒性表现为协同作用，而在高浓度条件下则表现出拮抗效应。
3 结语
蚯蚓在土壤重金属污染治理中有着重要影响，同时土壤重金属也会对蚯蚓的行为和机体产生影响。主要表现在对蚯蚓行为和机体组织的影响以及急性毒性，通过研究土壤重金属对蚯蚓的毒性效用，可為蚯蚓在土壤重金属污染治理中的利益最大化奠定基础。
参考文献
[1] 崔春燕，沈根祥，胡双庆，等. 铬（Ⅵ）和菲单一及复合暴露对赤子爱胜蚓的急性毒性效应研究[J]. 农业环境科学学报，2015，34（11）：2070-2075.
[2] Zhang J.E.， Yu J.Y.， Ouyang Y， et al. Responses of earthworm to aluminum toxicity in latoso[J]. Environ Sci Pollut Res， 2013（20）：1135-1141.
[3] Demuynck S.， Lebel A.， Grumiaux F.， et al. Comparative avoidance behaviour of the earthworm Eisenia fetida towards chloride， nitrate and sulphate salts of Cd， Cu and Zn using filter paper and extruded water agar gels as exposure media[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2016（129）：66-74.
[4] 贾秀英，罗安程，李喜梅. 高铜、高锌猪粪对蚯蚓的急性毒性效应研究[J]. 应用生态学报，2005，16（8）：1527-1530.
[5] Liang J.， Xia X.， Zhang W.， et al.The biochemical and toxicological responses of earthworm （Eisenia fetida） following exposure to nanoscale zerovalent iron in a soil system[J]. Environ Sci Pollut Res， 2016.
[6] 戈峰，刘向辉，潘卫东，等.蚯蚓在德兴铜矿废弃地生态恢复中的作用[J].生态学报，2001，21（11）：1790-1795.
[7] 张慧琦，王坤，岳士忠，等.土壤镉污染对赤子爱胜蚓和加州腔蚓体表角质层的影响[J].生态环境学报，2017，26（10）：1807-1813.
[8] 宋玉芳，周启星，许华夏，等. 土壤重金属污染对蚯蚓的急性毒性效应研究[J].应用生态学报，2002，13（2）：187-190.
[9] 高超，李霁，刘征涛，等.土壤铅镉铬暴露下赤子爱胜蚓的回避行为和急性毒性[J].环境科学研究，2015，28（10）： 1596-1601.
[10]陈志伟，李兴华，周华松，等.铜、镉单一及复合污染对蚯蚓的急性毒性效应[J].浙江农业学报，2007.19（1）：20-24.
[11]赵作媛，朱江，陆贻通，等.镉-菲复合污染对蚯蚓急性毒性效应的研究[J].上海交通大学学报：农业科学版， 2006，24（6）：553-557.
[12]Uwizeyimana H， Wang M.， Chen W. Evaluation of combined noxious effects of siduron and cadmium on the earthworm Eisenia fetida[J].Environ Sci Pollut Res， 2016.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14797670.htm
