专利名称：低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法
技术领域：
本发明涉及的是一种检测技术领域的污染检测的方法，具体地说是一种低剂量污 染土壤生态毒性效应定量的检测方法。
背景技术：
土壤是经济社会发展不可或缺的重要公共资源，关系到农产品质量安全和人体健 康。污染土壤毒性监测是土壤清洁过程中必不可少的重要环节。然而，单纯以化学方法检 测土壤健康状态存在很大的局限性；第一，化学方法难以对土壤中各种物质进行全面测定， 不可能鉴定土壤中所有物质的潜在毒性效应。第二，化学法往往会低估污染物的有效毒性 第三，化学方法无法以量化方式对污染物的毒性做出准确评价。因此，化学检测法无法对污 染物所产生的有效毒性进行准确评估(孙铁珩，宋玉芳，2002，土壤污染的生态毒理检测， 环境科学学报，22(6) :689-695)。为了更全面地反映土壤污染状态和修复效果，国内外许 多研究人员对土壤污染毒理学检测方法提出了包括蚯蚓急性毒性、慢性毒性、回避实验等 在内的生态毒理试验方法，其中，急性毒性限于高剂量污染物毒性测定、慢性毒性反应时间 长，相比而言，回避实验简便、快速，适用于对低剂量污染物的毒性检测。经检索文献发现，中国专利“一种用于土壤健康质量快速检测方法及实验装置 (公开号CN1469122A) ”、“一种污染土壤修复效果快速评价的装置及其方法(公开号 CN101231277) ”和“蚯蚓回避毒性测试盒(公开号CN201083730) ”，均依据蚯蚓回避反应原 理而设计，这些文献一个主要不足在于没有明确蚯蚓回避反应的剂量-效应关系，因此，难 以真正做到定量检测污染土壤毒性，也影响了方法的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种低剂量污染土壤生态毒性 效应定量的检测方法。本发明剂量_效应关系显著、灵敏度高、操作简单、成本低廉、易于 观察、实验周期短、测试终点具有生态相关性，可用于低剂量污染土壤生态毒性效应定量检 测。本发明是通过以下技术方案实现的本发明包括以下步骤第一步，先在检测装置的圆筒外壁上画一条中间标记线，用不透水隔板平均分隔 为6个回避槽。第二步配制染毒土壤，按随机排列方式加入到检测装置中。所述的配制染毒土壤，采用母液稀释法，按浓度倍比关系配制6个测试溶液(其 中一个为含有稀释液的对照测试液)，每个测试溶液体积为IOOml ；将上述测试溶液加入到 Ikg的土壤中，充分混勻后，于室内自然条件下放置24小时；并用蒸馏水调节土壤至其最大 持水量的60%，搅拌均勻后，将300g湿土加入到检测装置。第三步在每个回避槽中等量加入10 20条土壤测试动物，将检测装置置于20 士 1 °C恒温培养箱中恒温培养。所述的恒温培养，是将带有回避槽的检测装置置于恒温培养箱，在光照周期 12L/12D中培养48-72小时。第四步先将塑料挡板沿标记的中间线位置插入开放式回避槽中，以阻断蚯蚓在 对照土壤和污染土壤之间的自由迁移，然后将土壤取出，分别计数对照和污染土壤中的蚯 蚓数目，若蚯蚓被插入的塑料挡板切为两半，则不管该蚯蚓残体的长度如何，均被分别记为 0. 5条，每条蚯蚓只用于1次实验，每个组合重复5次，按下式计算土壤蚯蚓回避百分率。所述的回避百分率为
回避百分率(%)=对照土壤中的蚯蚓数量-污染土壤中的蚯蚓数量/对照土壤蚯蚓数量*100%第五步采用线性模型拟合法，建立污染物不同浓度与蚯蚓回避率的剂量-反应 关系，制作标准曲线。第六步将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽中，依据第三、四步的方法， 计算土壤测试动物的回避反应，并由毒性效应模型计算污染物的浓度。本发明的突出优点是(1)利用生物趋利避害的特点，采用简易实验装置，使蚯蚓生活在土壤环境中，当 污染物的浓度达到其忍受限度时，出现逃逸或迁移行为，以躲避�：肪常迪至宋廴就寥� 生态风险的早期预警。(2)采用的实验方法可将蚯蚓对土壤污染物的敏感浓度降低1-2个数量级，避免 了现有技术限于高浓度污染物的局限性。(3)与现有急性毒性试验相比，本项目所用方法对污染土壤的识别时间大大缩短， 适合于污染土壤进行快速的风险筛查和检测。
图1.开放式回避槽中蚯蚓对镉污染土壤回避行为的剂量-效应关系(48h)示意 图；图2.半开放回避槽中镉污染土壤回避行为的剂量_效应关系(48h)示意图；图3.蚯蚓对多环芳烃菲污染土壤回避行为的剂量_效应关系示意图。
具体实施例方式以下对本发明的实施例作详细说明；以下实施例在以本发明技术方案为前提下实 施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1开放式回避槽检测镉污染土壤的毒性效应第一步，制作检测装置。检测装置由有机玻璃做成，呈园筒状结构，先在圆筒外壁 上画一条中间标记线，用不透水隔板平均分隔为6个回避槽。第二步配制染毒土壤。将CdCl2 · 2. 5H20经换算后以纯镉计算，溶于去离子水中 配置成母液，采用母液稀释法，按浓度倍比关系配制0，50，100，200，400，600mg/kg六个浓度低于EC5tl的测试溶液，每个测试溶液体积为100ml。将上述测试溶液加入到Ikg的土壤 中，充分混勻后，于室内自然条件下放置24小时。并用蒸馏水调节土壤至其最大持水量的 60%，搅拌均勻后，将300g湿土按随机排列方式加入到检测装置中。第三步回避实验。在每个回避槽中等量加入10条赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，取出隔板，将检测装置置于20士 1 °C，光照周期12L/12D的恒温培养箱中培养48小 时。第四步结果检查。先将塑料挡板沿标记的中间线位置插入回避槽中，以阻断蚯蚓 在对照土壤和污染土壤之间的自由迁移，然后将土壤取出，分别计数对照和污染土壤中的 蚯蚓数目，若蚯蚓被插入的塑料挡板切为两半，则不管该蚯蚓残体的长度如何，均被分别记 为0. 5条。每条蚯蚓只用于1次实验，每个组合重复5次，按下式计算土壤蚯蚓回避率
回避百分率(%)=对照土壤中的蚯蚓数量_污染土壤中的蚯蚓数量
、°对照土壤蚯蚓数量0第五步标准曲线制作。采用线性模型拟合法，建立不同浓度镉与蚯蚓回避率的剂 量_反应关系，制作开放式回避槽中蚯蚓对镉污染土壤回避行为的剂量_效应关系(48h) 曲线，如图1所示。第六步污染土壤生态毒性检测。将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽 中，依据上述第三、四步的方法，计算蚯蚓的回避反应，并由Y = 14. 369+0. 1669X，计算土壤 中镉的浓度。实施例2半开放回避槽中检测低剂量镉污染土壤的生态毒性效应第一步，检测装置的制作。检测装置由有机玻璃做成，呈园筒状结构，先在圆筒外 壁上画一条中间标记线，用底部留有三个小孔的半透水隔板平均分隔为6个回避槽。第二步配制染毒土壤。将CdCl2 · 2. 5H20经换算后以纯镉计算，溶于去离子水中 配置成母液，采用母液稀释法，按浓度倍比关系配制0，50，100，200，400，600mg/kg六个浓 度低于EC5tl的测试溶液，每个测试溶液体积为100ml。将上述测试溶液加入到Ikg的土壤 中，充分混勻后，于室内自然条件下放置24小时。并用蒸馏水调节土壤至其最大持水量的 60%，搅拌均勻后，将300g湿土按随机排列方式加入到检测装置中。第三步回避实验。在每个回避槽中等量加入10条赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，将检测装置置于20士 1°C，光照周期12L/12D的恒温培养箱中培养48小时。第四步结果检查。先将塑料挡板沿标记的中间线位置插入回避槽中，以阻断蚯蚓 在对照土壤和污染土壤之间的自由迁移，然后将土壤取出，分别计数对照和污染土壤中的 蚯蚓数目，若蚯蚓被插入的塑料挡板切为两半，则不管该蚯蚓残体的长度如何，均被分别记 为0. 5条。每条蚯蚓只用于1次实验，每个组合重复5次，按下式计算土壤蚯蚓回避率
回避百分率(%)=对照土壤中的蚯蚓数量_污染土壤中的蚯蚓数量
、°对照土壤蚯蚓数量0第五步标准曲线制作。采用线性模型拟合法，建立不同浓度镉与蚯蚓回避率的 剂量-反应关系，制作半开放回避槽中镉污染土壤回避行为的剂量-效应关系(48h)曲线。
5如图2所示。第六步污染土壤生态毒性检测。将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽 中，依据上述第三、四步的方法，计算蚯蚓的回避反应，并由Y = 5. 2084+0. 1636X，计算土壤 中镉的浓度。实施例3半开放回避槽检测多环芳烃低剂量菲污染土壤的生态毒性效应第一步检测装置的制作。检测装置由有机玻璃做成，呈园筒状结构，先在圆筒外 壁上画一条中间标记线，用底部留有三个小孔的半透水隔板平均分隔为6个回避槽。第二步配制染毒土壤。将菲溶于丙酮中配置成母液，采用母液稀释法，按浓度倍 比关系配制0，10，20，30，40，50mg/kg六个浓度低于EC5tl的测试溶液，每个测试溶液体积为 100ml。将上述测试溶液加入到Ikg的土壤中，充分混勻后，于室内自然条件下放置24小时。 并用蒸馏水调节土壤至其最大持水量的60%，搅拌均勻后，将300g湿土按随机排列方式加 入到检测装置中。第三步回避实验。在每个回避槽中等量加入10条赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)，将检测装置置于20士 1°C，光照周期12L/12D的恒温培养箱中培养48小时。第四步结果检查。先将塑料挡板沿标记的中间线位置插入回避槽中，以阻断蚯蚓 在对照土壤和污染土壤之间的自由迁移，然后将土壤取出，分别计数对照和污染土壤中的 蚯蚓数目，若蚯蚓被插入的塑料挡板切为两半，则不管该蚯蚓残体的长度如何，均被分别记 为0. 5条。每条蚯蚓只用于1次实验，每个组合重复5次，按下式计算土壤蚯蚓回避率
rm ττζν^ ~、对照土壤中的蚯蚓数量-污染土壤中的蚯蚓数量1iVW
IhJ避白分率(%) =-χ 100%
对照土壤蚯蚓数量第五步标准曲线制作。采用线性模型拟合法，建立不同浓度镉与蚯蚓回避率的剂 量_反应关系，制作蚯蚓对多环芳烃菲污染土壤回避行为的剂量_效应关系曲线，如图3所
7J\ ο第六步污染土壤生态毒性检测。将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽 中，依据上述第三、四步的方法，计算蚯蚓的回避反应，并由Y = O. 5519+1. 3973X，计算土壤 中菲的浓度。
权利要求
一种低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，先在检测装置的圆筒外壁上画一条中间标记线，用不透水隔板平均分隔为6个回避槽；第二步配制染毒土壤，按随机排列方式加入到检测装置中；第三步在每个回避槽中等量加入10 20条土壤测试动物，将检测装置置于20±1℃恒温培养箱中恒温培养；第四步先将塑料挡板沿标记的中间线位置插入开放式回避槽中，以阻断蚯蚓在对照土壤和污染土壤之间的自由迁移，然后将土壤取出，分别计数对照和污染土壤中的蚯蚓数目，若蚯蚓被插入的塑料挡板切为两半，则不管该蚯蚓残体的长度如何，均被分别记为0.5条，每条蚯蚓只用于1次实验，每个组合重复5次，计算土壤蚯蚓回避百分率；第五步采用线性模型拟合法，建立污染物不同浓度与蚯蚓回避率的剂量 反应关系，制作标准曲线；第六步将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽中，计算土壤测试动物的回避反应，并由毒性效应模型计算污染物的浓度。
2.根据权利要求1所述的低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法，其特征是， 所述的配制染毒土壤，采用母液稀释法，按浓度倍比关系配制6个测试溶液，其中一个为含 有稀释液的对照测试液；每个测试溶液体积为IOOml ；将上述测试溶液加入到Ikg的土壤 中，充分混勻后，于室内自然条件下放置24小时；并用蒸馏水调节土壤至其最大持水量的 60 %，搅拌均勻后，将300g湿土加入到检测装置。
3.根据权利要求1所述的低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法，其特征是， 所述的恒温培养，是将带有回避槽的检测装置置于恒温培养箱，在光照周期12L/12D中培 养48-72小时。
4.根据权利要求1所述的低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法，其特征是， 所述的回避百分率为对照土壤ψ的蚯蚓数量-污染土壤ψ的蚯蚓数量
全文摘要
一种检测技术领域的低剂量污染土壤生态毒性效应定量的检测方法。包括以下步骤在检测装置用不透水隔板平均分隔为6个回避槽；配制染毒土壤，加入到检测装置中；在每个回避槽中等量加入10-20条土壤测试动物恒温培养；计算土壤蚯蚓回避百分率；采用线性模型拟合法，建立污染物不同浓度与蚯蚓回避率的剂量-反应关系，制作标准曲线；将现场采集的污染土壤，放入其中一个回避槽中，计算土壤测试动物的回避反应，并由毒性效应模型计算污染物的浓度。本发明具有操作简单、成本低廉、易于观察、实验周期短、反应灵敏度高、测试终点与生态相关等优点，既适合于污染土壤的修复检测，也可用于在紧急或突发事件中对污染土壤进行快速的风险筛查和检测。
文档编号G01N33/24GK101907619SQ20101023671
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者余月书, 姜官鑫, 朱鸿林, 沈国清 申请人:上海交通大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
