不同类型生物炭对沉积物中持久性有毒物质生态毒性的影响
近年来，由于生物炭（Biochar）对污染物具有良好的吸附能力而使其成为水土环境修复领域的研究热点之一。由于环境介质的复杂性，在判断生物炭对环境污染的修复效力时仅依据污染物生物有效性的变化往往是不够的，必须同时结合生物效应进行综合评判。目前，鲜有研究涉及到生物炭自身及生物炭与污染物相互作用后的潜在生态毒性风险。为评价不同类型生物炭自身的生态毒性风险及其对沉积物中典型持久性有毒物质生态毒性的影响，以底栖动物铜锈环棱螺（Bellamya aeruginosa）为测试生物，以活性污泥生物炭（ASB）和玉米秸秆生物炭（CSB）为研究对象，采用28 d沉积物慢性生物测试研究了在Cd或BDE-47加标沉积物中添加不同颗粒大小和不同用量生物炭对Cd或BDE-47生态毒性的影响。本研究对于理解生物炭修复污染沉积物的效力及其潜在生态风险具有重要的科学意义，并为生物炭环境应用规范的制订提供科学依据。 研究结果表明，ASB单独加标沉积物暴露后铜锈环棱螺内脏团出现Cd积累，且积累的量与ASB的添加比例有关，而与颗粒大小无关，但均没有引起肝胰脏细胞的DNA损伤和氧化胁迫，CSB单独加标沉积物暴露后铜锈环棱螺体内没有出现Cd积累，肝胰脏细胞也没有出现DNA损伤和氧化胁迫，以上结果说明， ASB具有较低的生态毒性风险，而CSB不具有生态毒性风险。 对于Cd而言，1%40#ASB不能降低Cd的毒性，4%和7%40#ASB可以显著降低Cd的毒性，但继续增加ASB的添加比例不能进一步降低Cd的毒性。添加100#ASB均能显著降低Cd的毒性，继续增加ASB的添加比例也不能进一步降低Cd的毒性，但与粗颗粒相比，细颗粒的影响幅度更大。CSB降低Cd毒性的效果比ASB略好。暴露28d后，ASB和CSB均不能完全消除Cd的毒性。 对于BDE-47而言，1%ASB不能降低BDE-47的毒性。4%和7%ASB能降低BDE-47的毒性，而继续增加ASB的添加量不能进一步降低BDE-47的毒性。不同添加比例的100#CSB均可以显著降低BDE-47的毒性，较高水平（4%和7%）的100#CSB的效果更为显著。暴露28d后，ASB和CSB均不能完全消除BDE-47的毒性。对比添加生物炭后Cd或BDE-47的生物积累变化规律可以看出，较高添加比例的ASB和CSB通过减少Cd或BDE-47的生物积累，从而降低了Cd或BDE-47对肝胰脏细胞的胁迫，导致Cd或BDE-47的毒性下降，但继续增加ASB或CSB的添加比例对Cd或BDE-47的毒性影响不大。 从两种生物炭的潜在生态毒性风险、对降低沉积物中Cd与BDE-47毒性效果、以及制备成本综合考虑，估计ASB和CSB用于污染沉积物修复的合适添加量分别为4~5%和7~8%，以细颗粒为宜。
生物炭;沉积物;持久性有毒物质;生态毒性
吉首大学
硕士
生态学
马陶武
2018
中文
X171.5
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）