• 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊
  • 中文核心期刊
  • 中国农林核心期刊(A类)
  • 中国高校百佳科技期刊

镉和扑草净污染对蚯蚓的急性毒性效应

李晓岚, 吴珂, 孙仕仙

李晓岚, 吴珂, 孙仕仙. 镉和扑草净污染对蚯蚓的急性毒性效应[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2024, 39(2): 137−144. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).202308036
引用本文: 李晓岚, 吴珂, 孙仕仙. 镉和扑草净污染对蚯蚓的急性毒性效应[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2024, 39(2): 137−144. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).202308036
LI Xiaolan, WU Ke, SUN Shixian. Acute Toxic Effects of Cadmium and Prometryn Pollution on Earthworms[J]. JOURNAL OF YUNNAN AGRICULTURAL UNIVERSITY(Natural Science), 2024, 39(2): 137-144. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).202308036
Citation: LI Xiaolan, WU Ke, SUN Shixian. Acute Toxic Effects of Cadmium and Prometryn Pollution on Earthworms[J]. JOURNAL OF YUNNAN AGRICULTURAL UNIVERSITY(Natural Science), 2024, 39(2): 137-144. DOI: 10.12101/j.issn.1004-390X(n).202308036

镉和扑草净污染对蚯蚓的急性毒性效应

基金项目: 国家自然科学基金项目(42167057);云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室开放基金(202105AG070002);“兴滇英才支持计划”项目。
详细信息
    作者简介:

    李晓岚(1997—),女,云南昆明人,在读硕士研究生,主要从事生态毒理学研究。E-mail:leslielee97@outlook.com

    通信作者:

    孙仕仙(1979—),女,云南曲靖人,博士,教授,主要从事土壤和水体污染生物修复及重金属—农药复合污染毒理学研究。E-mail:shine1009@sina.com

  • 中图分类号: S899.8

摘要:
目的 

通过蚯蚓死亡率、体质量变化率等数据表征重金属镉和三嗪类农药扑草净单一及复合污染对蚯蚓造成的急性毒性效应,探讨污染物毒性及复合污染关系的变化。

方法 

以赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)为受试生物,镉和扑草净为受试材料,采用人工土壤法对比不同污染时间和不同污染物质量分数处理下蚯蚓生理指标的变化。

结果 

单一污染时,镉对蚯蚓7 和14 d的半致死浓度(LC50)分别为1101.00和543.30 mg/kg;扑草净对蚯蚓7 和14 d的LC50分别为91.89和54.04 mg/kg。复合污染时,随着污染时间的增加,主效应因子由扑草净转为镉,污染物毒性也随之增强。

结论 

扑草净单一污染的毒性大于镉,但镉在复合污染中的毒性更大。

 

Acute Toxic Effects of Cadmium and Prometryn Pollution on Earthworms

Abstract:
Purpose 

The acute toxic effects of single and compound pollution of cadmium and triazine herbicide prometryn on earthworms were characterized by mortality and body weight change of earthworms, exploring the change of relationship between the toxicity of pollutants and compound pollution.

Methods 

Eisenia fetida was used as the test organism, cadmium and prometryn were used as the test materials, the changes of physiological indicators of earthworms under different pollution times and different mass fractions of pollutants were compared using an artificial soil method.

Results 

In single pollution, the half-lethal concentration (LC50) of cadmium on earthworms at 7 and 14 days were 1101.00 and 543.30 mg/kg, respectively; while the LC50 of prometryn on earthworms at 7 and 14 days were 91.89 and 54.04 mg/kg, respectively. In compound pollution, with the increase of exposure time, the main effect factor switched from prometryn to cadmium, and the toxicity of pollutants also increased accordingly.

Conclusion 

The toxicity of prometryn in single pollution is greater than that of cadmium, but in compound pollution, cadmium has a greater impact on the toxicity of pollutants.

 

  • 糖尿病是全球十大死亡原因之一的慢性代谢性疾病,根据2017年国际糖尿病联合会的统计,全球20~79岁人群糖尿病患病率为8.8%,预计到2030年,糖尿病将影响4.39亿成年人,其特征是由于环境和遗传因素的相互作用而引起的持续性高血糖,且易引起多器官损伤和并发症[1-2]。在体内,淀粉最初由唾液和胰腺α-淀粉酶水解,产生还原糖,如麦芽糖、麦芽三糖和麦芽低聚糖等,然后在小肠中的胰腺α-葡萄糖苷酶作用下消化成葡萄糖[3],因此,糖尿病预防和治疗的重要途径之一就是抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性。目前,市场上使用的糖尿病治疗药物不但昂贵,而且还有很多副作用,如磺酰脲类药物与患者心力衰竭具有相关性,二甲双胍缺乏心血管保护功效[4-5],从天然植物资源中开发安全有效的天然酶抑制剂具有重要意义。

    早在《滇南本草》和《本草汇言》中就有记载:烟草可以杀疟疾,治热毒恶疮、风湿和关节痛等;现代医学更发现其对淋巴结炎、带状疱疹和急性胃肠炎等疾病有明显的疗效[6]。多酚类物质几乎存在于所有植物中,由于其结构的多样性和药理活性,研究人员一直致力于挖掘其作为药物的用途。烟草中多酚含量丰富[7-8],且种植采摘过程中会产生大量废弃物,将其作为天然产物提取源,不但具有资源多样性、结构和化学多样性的优势,还可能为潜在的活性物质提供多元的可再生来源。因此,本研究选择烟草废料中利用最少的烟草花作为试验对象,评价多酚类物质对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制能力,通过酶动力学、荧光光谱和分子对接试验对其抑制类型、猝灭类型和对接位点进行分析,以期为烟草花多酚防治糖尿病提供药理基础和科学依据。

    供试云烟87烟草花,于盛花期采自贵州省平坝区,自然晒干后打粉,过60目筛,避光保存。

    α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、阿卡波糖和对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷(pNPG)购自阿拉丁试剂有限公司;甲酸、乙腈和甲醇为色谱纯;可溶性淀粉、DNS显色剂、酒石酸钾钠和磷酸氢二钠等试剂均为国产分析纯。

    IKA RV 10 型旋转蒸发仪,德国 IKA 公司;VaCo 2型冷冻干燥机,德国Zirbus公司;Thermo Vanquish UHPLC超高效液相色谱仪、Q-Exactive HF高分辨质谱,美国Thermo Fisher Scientific公司;C18色谱柱,美国Agilent technologies公司;HITACHI F-7000荧光光谱仪,日本日立公司;SynergyH4酶标仪,美国Bio Tek公司。

    取烟草花粉末100.00 g,加入60%乙醇溶液700 mL,在70 ℃下超声1 h,过滤2次,滤液浓缩后用D101大孔树脂富集多酚,上样和洗脱流速为2.0 mL/min,80%乙醇溶液洗脱,收集洗脱液后浓缩,冷冻干燥成粉末[9]

    称取一定质量的1.2.1节多酚提取物粉末(记为m1),参考李应金等[10]的方法和GB/T 21733—2008[11],采用酒石酸亚铁比色法测定多酚提取量(记为m2),结果以绿原酸当量表示,得到标准曲线Y=0.000 2x−0.008 2,R2=0.999 0,有效质量浓度为0~160 µg/mL。按公式计算多酚含量:多酚含量=m2/m1×100%。

    参考文献[12-13]的方法并稍作改进。采用液相色谱—质谱联用(LC-MS/MS)技术对烟草花提取液进行分析,并对多酚类物质的成分进行鉴定。称取混合均匀的样品100.00 mg置于2 mL离心管中,加入70%甲醇1 mL和3 mm规格钢珠,研磨振荡破碎3 min,冷却后低温超声10 min;4 ℃下离心10 min,取上层清液稀释2~100倍。色谱分离条件:柱温30 ℃,流动相A为0.1%甲酸水溶液,流动相B为乙腈,流量0.3 mL/min,进样量2 μL。洗脱程序为:5% B,0~2 min;30% B,2~7 min;78% B,7~14 min;95% B,14~20 min。正离子模式参数为:加热器温度325 ℃,鞘气310 kPa,辅助气103 kPa,电喷雾电压3.5 kV,毛细管温度330 ℃。使用Compound Discoverer 3.3进行保留时间校正、峰识别和峰提取等工作;使用Thermo mzCloud在线数据库和Thermo mzValut本地数据库,根据二次质谱信息鉴定多酚成分。

    参考文献[14]的方法并稍作改进。于0.25 mL不同质量浓度(0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.20和0.40 mg/mL)待测液中加入α-淀粉酶溶液,37 ℃水浴10 min,加入1%淀粉溶液0.50 mL,恒温5 min,加入DNS显色剂1.00 mL,沸水浴5 min,冷却后加水至10.00 mL。于520 nm处测定吸光度值A1;对照组用PBS代替待测液,测得吸光度值A0;基数组用PBS代替底物,测得吸光度值A2。选择阿卡波糖作为阳性对照,按上述方法进行测定。计算α-淀粉酶的抑制率:抑制率=[1−(A1A2)/A0]×100%。

    参考文献[15]的方法并稍作改进。分别取不同质量浓度(0.0010、0.0025、0.0050、0.0075、0.0100、0.0150和0.0200 mg/mL)待测液1 mL、0.2 U/mL α-葡萄糖苷酶溶液1 mL和10 mmol/L pNPG 1 mL混匀,水浴30 min,加入Na2CO3溶液5 mL终止反应。于405 nm处测定吸光度值B1;用PBS代替待测液,测得吸光度值B0;用PBS代替酶溶液,测得吸光度值B2。选择阿卡波糖作为阳性对照,按上述方法进行测定。计算α-葡萄糖苷酶的抑制率:抑制率=[1−(B1B2)/B0]×100%。

    参考文献[16]的方法并稍作改进。设定底物淀粉溶液质量分数分别为0.2%、0.4%、0.6%和0.8%,α-淀粉酶质量浓度为1 mg/mL,测定不同烟草花多酚质量浓度(0、0.020、0.040和0.060 mg/mL)和不同底物浓度([S])下的酶促反应速率(V)。设定底物pNPG浓度分别为0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L,α-葡萄糖苷酶含量为0.2 U/mL,测定不同烟草花多酚质量浓度(0、0.005、0.010和0.020 mg/mL)和不同底物浓度([S])下的酶促反应速率(V)。以1/V为纵坐标、1/[S]为横坐标作图,得到酶促反应速率与底物浓度的Lineweaver-Burk双倒数曲线关系图;再以多酚质量浓度为横坐标、1/V为纵坐标绘制多酚质量浓度与酶促反应速率的Dixon图。

    Lineweaver-Burk图中1/Vmax值为y轴截距,KmVmax的比值为斜率,交点横坐标绝对值为竞争性抑制常数(Kic);Dixon图中,交点横坐标绝对值为非竞争性抑制常数(Kiu)[17],以此进一步判断抑制类型。

    参考文献[18]的方法并稍作改进。分别取质量浓度为0、10、20、40、60和80 μg/mL的烟草花多酚溶液与1 mg/mL α-淀粉酶溶液混合;取以上同质量浓度的样品溶液与2.5 U/mL α-葡萄糖苷酶溶液混合,18和37 ℃下水浴30 min,之后进行荧光光谱扫描。激发波长280 nm、狭缝宽度5 nm时进行检测。用Stern-Volmer方程表示荧光猝灭:

    $$ \frac{{F}_0}{{F}} = 1 + {K}_{{\rm{FQ}}}[{\rm{Q}}] = 1 + {K}_{\rm{q}} \tau_0 {[}{{{\rm{Q}}]}} 。 $$

    式中:F0F分别为α-淀粉酶或α-葡萄糖苷酶蛋白与多酚相互作用前后的荧光强度;[Q]为多酚质量浓度;Kq为猝灭速率常数;$\tau_0 $为荧光物质在无猝灭剂影响下的平均寿命;KFQ为Stern-Volmer猝灭常数。

    根据液相色谱—质谱仪分析的结果,选择含量最丰富的芦丁进行分子对接模拟,以间接预测多酚可能的结合位点。α-淀粉酶(PDB ID:1DHK)和α-葡萄糖苷酶(PDB ID:3WY1)的基本立体结构从 PDB 数据库(https://www.rcsb.org/)获取, 芦丁的结构文件从Pubchem网站(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)获取,从Play Molecule网站(https://playmolecule.com/)预测最佳结合口袋,对接口袋大小均为40×40×40。利用pymol软件对蛋白进行去水和去配体等操作,用autodock tools软件将蛋白和小分子进行对接。

    多酚提取物中多酚含量纯化前为198.67 mg/g,纯化后为412.12 mg/g。

    表1可知:烟草花中多酚类物质以芦丁、2-羟基肉桂酸和山柰酚-3-O-芸香糖苷的含量最为丰富。

    表  1  烟草花提取物中的多酚类化学成分
    Table  1.  Chemical constituents of polyphenols in tobacco flower extracts
    化合物
    compound
    分子式
    molecular formula
    保留时间/ min
    retention time
    理论分子量
    theoretical
    molecular
    weight
    检测分子量
    detection of
    molecular
    weight
    检测偏差
    error
    相对含量/
    (µg·g−1)
    relative content
    2-羟基肉桂酸 2-hydroxycinnamic acid C9H8O3 1.22 164.05 164.05 −0.35 405.28
    对羟基苯甲醛 4-hydroxybenzaldehyde C7H6O2 1.22 122.04 122.04 0.91 52.59
    5,7-二羟基-4-甲基香豆素 5,7-dihydroxy-4-methylcoumarin C10H8O4 6.91 192.04 192.04 −1.01 161.76
    泽兰黄酮 nepetin C16H12O7 9.29 316.06 316.06 −2.11 32.49
    7-羟基香豆素 7-hydroxycoumarin C9 H6 O3 5.27 162.03 162.03 −1.03 164.68
    山柰酚 kaempferol C15H10O6 6.84 286.05 286.05 −2.64 51.76
    山柰酚-7-O-葡萄糖苷 kaempferol-7-O-glucoside C21H20O11 6.84 448.10 448.10 −2.15 33.16
    山柰酚-3-O-芸香糖苷 kaempferol 3-rutinoside C27H30O15 6.84 594.16 594.16 −1.84 351.82
    间苯三酚 phloroglucinol C6H6O3 3.86 126.03 126.03 0.79 33.11
    异懈皮苷 isoquercitrin C21H20O12 6.49 464.10 464.09 −1.38 32.53
    二氢槲皮素 taxifolin C15H12O7 7.05 304.06 304.06 −1.62 73.03
    绿原酸 chlorogenic acid C16H18O9 5.27 354.10 354.09 −1.91 237.63
    槲皮素 quercetin C15H10O7 6.49 302.04 302.04 −2.13 61.10
    芦丁 rutin C27H30O16 6.49 610.15 610.15 −1.46 448.83
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    图1可知:烟草花多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制率随其质量浓度的增加而增加,在烟草花多酚质量浓度为0.20 mg/mL时,其对α-淀粉酶的抑制率为62.76%,拟合后的半抑制质量浓度(IC50)为0.188 5 mg/mL;而在0.02 mg/mL时,其对α-葡萄糖苷酶的抑制率已达到93.05%,拟合后IC50为0.002 5 mg/mL,与阿卡波糖的抑制率相当。表明烟草花多酚具有较好的体外降糖活性。

    图  1  烟草花多酚对α-淀粉酶(左)及α-葡萄糖苷酶(右)的抑制作用
    Figure  1.  Inhibitory effects of polyphenols from tobacco flower on α-amylase (left) and α-glucosidase (right)

    图2可知:随烟草花多酚质量浓度的增加,Vmax值减小,Km值增大,不同质量浓度直线分别相交于第二、三象限,说明烟草花多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶属于竞争与非竞争混合型抑制,多酚可以与底物竞争结合酶的活性中心,阻碍酶与底物形成产物,还可以与酶的其他部位结合,改变酶活性中心构象,最终发挥酶抑制作用。经计算(图3),烟草花多酚对α-淀粉酶的Kic值为0.8416 mg/mL、Kiu值为0.0262 mg/mL,对α-葡萄糖苷酶的Kic值为0.1663 mg/mL、Kiu值为0.0068 mg/mL,其竞争性抑制常数>非竞争性抑制常数,说明烟草花多酚对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶都是竞争性强于非竞争性的混合型抑制。根据抑制动力学定义,1/Kic值和1/Kiu值越大,抑制剂与酶结合能力越强,相较之下,多酚与α-葡萄糖苷酶的结合力更强。

    图  2  烟草花多酚对α-淀粉酶(左)及α-葡萄糖苷酶(右)抑制作用的Lineweaver-Burk图
    Figure  2.  Lineweaver-Burk diagram of inhibition of polyphenols from tobacco flower on α-amylase (left) and α-glucosidase (right)
    图  3  烟草花多酚对α-淀粉酶(左)及α-葡萄糖苷酶(右)抑制作用的Dixon图
    Figure  3.  Dixon diagram of inhibition of polyphenols from tobacco flower on α-amylase (left) and α-glucosidase (right)

    图4可知:在波长300~400 nm范围内,荧光强度均随多酚质量浓度的增加而减小,经计算,在18和37 ℃,多酚与α-淀粉酶的猝灭速率常数(Kq)分别为1.89×1011和1.18×1011,与α-葡萄糖苷酶的Kq值分别为1.15×1011和9.16×1010Kq值均随温度升高而减小,且大于最大散射碰撞淬灭常数[2×1010 L/(mol·s)]。可见,多酚与α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶发生了静态猝灭,且随多酚质量浓度的变化,荧光猝灭效果更加明显。

    图  4  烟草花多酚在18 ℃ (左)和37 ℃ (右)时对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶荧光强度的影响
    Figure  4.  Effects of polyphenols from tobacco flower on α-amylase and α-glucosidase fluorescence intensity at 18 ℃ (left) and 37 ℃ (right)

    经Play Molecule预测得到芦丁与α-淀粉酶蛋白的最优结合中心点坐标为(X, Y, Z: 92.7, 24.9, 6.4),芦丁与α-葡萄糖苷酶蛋白的B链具有最优结合位点,坐标为(X, Y, Z: 23.5, 18.3, −33.7),对接分数分别为−5.52和−6.65 kcal/mol,再次验证了多酚与α-葡萄糖苷酶结合更紧密。

    图5可知:芦丁小分子与α-淀粉酶氨基酸残基LEU-237、GLY-238、GLY-20、GLN-19、ASP-21、ASN-35、ALA-22、LEU-18、THR-23、VAL-24、LYS-13、SER-270、GLU-272、VAL-265、THR-264、TRP-284、LYS-261、LYS-257、ALA-260、SER-311形成相互作用,与α-葡萄糖苷酶氨基酸残基TYR-235、ASN-233、PRO-230、ILE-146、ALA-229、GLY-228、LEU-227、PHE-206、ASP-274、GLY-273、THR-203、PHE-297、ILE-272、ASP-202、GLU-271、TYR-295、TYR-65、ARG-200、ASP-333、VAL-334、HIS-332、VAL-335、ASP-62、ARG-400、GLY-399、PHE-397、TYR-389、PHE-147、PHE-166形成相互作用。

    图  5  芦丁分别与α-淀粉酶(左)和α-葡萄糖苷酶(右)对接3D图
    Figure  5.  3D image of rutin docking with α-amylase (left) and α-glucosidase (right)

    图6可知:残基GLY-20、LEU-237、GLU-272、ALA-22、SER-311、THR-264与配体之间形成氢键,残基LYS-261与配体之间发生π-阳离子相互作用,配体还与残基LYS-261、THR-23附近的疏水腔结合,导致其周围包埋度增加,形成更稳定的复合物,从而对α-淀粉酶抑制作用产生较大影响。对于α-葡萄糖苷酶,配体与残基GLY-228、TYR-389、ARG-200、ASP-333之间形成氢键,残基ARG-400与配体形成静电作用,残基PHE-297与配体的芳香环之间形成π-π共轭疏水堆积作用,π键使体系的能量降低,结合得更牢固,从而为α-葡萄糖苷酶抑制作用做出较大贡献。

    图  6  芦丁分别与α-淀粉酶(左)和α-葡萄糖苷酶(右)对接2D图
    Figure  6.  2D image of rutin docking with α -amylase (left) and α-glucosidase (right)

    多酚类化合物调节血糖的机制较多,本研究首次检测了烟草花中14种多酚类成分。有研究证明:绿原酸可以调节6-磷酸葡萄糖酶活性来减少肝葡萄糖输出,还可以通过促进肝脏中PPAR-α的表达来降低血浆、肝脏和肌肉中甘油三酯的含量[19-20];山柰酚可以增强肝组织的糖酵解酶活性,促进组织对葡萄糖的利用,还可以抑制IKK/NF-κB通路来改善炎症,保护胰岛素信号转导功能[21-22];芦丁能减少小肠对碳水化合物的吸收,抑制组织糖异生,刺激β细胞分泌胰岛素,保护胰岛免受变性[23];槲皮素可以激活Nrf2信号通路,增强抗氧化酶表达,减轻大鼠胰腺氧化损伤,改善胰岛素抵抗[24]。基于酚类物质研究天然产物酶抑制剂具有药理学基础,为烟草花多酚的体外降糖活性提供了理论依据。

    酶抑制活性很大程度上取决于多酚的化学结构、体积以及官能团位置、数量和种类等因素。没食子酸中的羰基与苯环共轭,促进其与酶的π-共轭体系稳定;类黄酮环B上的相邻羟基促进氢原子与酶活性位点形成氢键;花色苷的1和2号及3和4号碳原子形成2个双键,也增强了酶抑制能力[25-26]。烟草花中含有芦丁和槲皮素等酚类成分,有研究证实这些多酚物质对α-淀粉酶及α-葡萄糖苷酶具有一定的抑制活性,但抑制能力远低于烟草花多酚[27-28],这可能是由于烟草花多酚类化合物丰富,具有大量的羟基、羰基和苯环等活性基团,也可能是由于有更多平面结构,更容易进入酶蛋白的疏水区域,从而与酶蛋白结合效果更佳而发挥更强的抑制作用[29-30]

    烟草花多酚以质量浓度依赖性抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性,抑制机理为竞争与非竞争混合型,其对酶蛋白的内源性荧光具有淬灭作用,并且通过氢键、疏水、π-阳离子和静电等作用与酶蛋白结合,从而发挥降糖活性。本研究为烟草花多酚作为预防和治疗高血糖症的植物源天然产品开发提供了理论基础。

  • 图  1   镉单一污染对赤子爱胜蚓死亡率和及体质量变化率的影响

    注:NC. 空白处理,C1~C5. 镉质量分数分别为120、360、600、840 和1080 mg/kg。同一处理的3个点表示该处理的3个平行组数据;不同小写字母表示相同时间不同质量分数处理间差异显著(P<0.05),不同大写字母表示不同时间相同质量分数处理间差异显著(P<0.05);下同。

    Figure  1.   Effects of cadmium single pollution on the mortality and weight change rate of Eisenia foetida

    Note: NC. blank treatment, C1-C5. the mass fraction of cadmium is 120, 360, 600, 840, and 1080 mg/kg, respectively. Three data points for each treatment represent the parallel groups of that treatment; different lowercase letters indicate significant differences between treatments with the same time but different mass fraction (P<0.05), different uppercase letters indicate significant differences between treatments with the same mass fraction but different times (P<0.05); the same as below.

    图  2   扑草净单一污染对赤子爱胜蚓死亡率及体质量变化率的影响

    注:CK. 溶剂对照,NC. 空白处理,P1~P5. 扑草净质量分数分别为10、30、50、70 和90 mg/kg。

    Figure  2.   Effects of prometryn single pollution on the mortality and weight change rate of E. foetida

    Note: CK. solvent control, NC. blank treatment, P1-P5. the mass fraction of prometryn is 10, 30, 50, 70, and 90 mg/kg, respectively.

    图  3   镉(a)和扑草净(b)复合污染对赤子爱胜蚓死亡率及体质量变化率的影响

    注:Cd120、Cd600和Cd1080分别表示镉单一污染质量分数为120、600和1080 mg/kg,P10、P50和P90分别表示扑草净单一污染质量分数为10、50和90 mg/kg;S1~S9为镉和扑草净复合污染处理设计,见表1

    Figure  3.   Effects of cadmium and prometryn compound pollution on the mortality and weight change rate of E. foetida

    Note: Cd120, Cd600 and Cd1080 represent the cadmium single pollution mass fractions of 120, 600, and 1080 mg/kg, respectively, P10, P50 and P90 represent the prometryn single pollution mass fractions of 10, 50, and 90 mg/kg, respectively; S1-S9 are the design of cadmium and prometryn compound pollution treatments, listing in Tab.1.

    表  1   镉—扑草净复合污染设置

    Table  1   Cadmium-prometryn compound pollution setting

    编号
    code
    扑草净质量分数/(mg·kg−1)
    mass fraction of prometryn
    镉质量分数/(mg·kg−1)
    mass fraction of cadmium
    S110120
    S210600
    S3101080
    S450120
    S550600
    S6501080
    S790120
    S890600
    S9901080
    下载: 导出CSV

    表  2   镉和扑草净单一污染对蚯蚓的急性毒性

    Table  2   Acute toxic effect of single pollution of cadmium and prometryn on Eisenia foetida

    污染物
    pollutant
    污染时间/d
    pollution time
    半致死浓度(LC50)/(mg·kg−1)
    half-lethal concentration
    95%置信区间/(mg·kg−1)
    95% confidence interval
    R2

    cadmium
    71101.001 027.00~1 210.000.9485
    14543.30475.40~611.800.9417
    扑草净
    prometryn
    791.8989.54~95.100.9605
    1454.0453.72~55.160.9962
    下载: 导出CSV

    表  3   镉与扑草净复合污染对蚯蚓的急性毒性效应

    Table  3   Acute toxicity of cadmium and prometryn compound pollution to E. foetida

    污染物
    pollutant
    污染时间/d
    pollution time
    质量分数/(mg·kg−1)
    mass fraction
    线性回归方程
    linear regression equation
    半致死浓度(LC50)/(mg·kg−1)
    half-lethal concentration

    cadmium
    7120y=0.583x−2.50390.01
    600y=0.583x+6.37574.79
    1080y=0.500x+18.75062.50
    14120y=0.458x+37.42527.46
    600y=0.375x+44.86613.69
    1080y=0.125x+49.8741.01
    扑草净
    prometryn
    710y=0.016x−3.8563324.44
    50y=0.030x−18.3322285.35
    90y=0.014x+48.341120.22
    1410y=0.123x−18.892560.55
    50y=0.031x+61.258−359.68
    90y=0.028x+61.115−399.82
    下载: 导出CSV
  • [1]

    WU Y F, LI X, YU L, et al. Review of soil heavy metal pollution in China: spatial distribution, primary sources, and remediation alternatives[J]. Resources, Conservation and Recycling, 2022, 181(2): 106261. DOI: 10.1016/j.resconrec.2022.106261.

    [2]

    WANG L T, LIU R Z, LIU J, et al. A novel regional-scale human health risk assessment model for soil heavy metal(loid) pollution based on empirical Bayesian kriging[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2023, 258(1): 114953. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2023.114953.

    [3]

    ZHAO X G, LI Z L, WANG D L, et al. Pollution characteristics, influencing factors and health risks of personal heavy metals exposure: results from human environmental exposure study in China[J]. Building and Environment, 2022, 220: 109217. DOI: 10.1016/j.buildenv.2022.10 9217.

    [4]

    DENG H Y, TU Y L, WANG H, et al. Environmental behavior, human health effect, and pollution control of heavy metal(loid)s toward full life cycle processes[J]. Eco-Environment & Health, 2022, 1(4): 229. DOI: 10.1016/j.eehl.2022.11.003.

    [5]

    SUHANI I, SAHAB S, SRIVASTAVA V, et al. Impact of cadmium pollution on food safety and human health[J]. Current Opinion in Toxicology, 2021, 27: 1. DOI: 10.1016/j.cotox.2021.04.004.

    [6]

    ZHENG X J, CHEN M, WANG J F, et al. Ecological risk assessment of heavy metals in the vicinity of tungsten mining areas, southern Jiangxi Province[J]. Soil and Sediment Contamination, 2020, 29(6): 665. DOI: 10.10 80/15320383.2020.1763912.

    [7] 环境保护部, 国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[R/OL]. (2014-04-17) [2023-08-28]. https://www.gov.cn/foot/site1/20140417/782bcb88840814ba158d01.pdf.
    [8]

    HUANG Y, WANG L Y, WANG W J, et al. Current status of agricultural soil pollution by heavy metals in China: a meta-analysis[J]. Science of the Total Environment, 2019, 651: 3034. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.10.185.

    [9] 崔祥芬, 张琴, 田森林, 等. 中国稻田土壤镉污染及务农性暴露概率风险[J]. 中国环境科学, 2021, 41(8): 3878. DOI: 10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2021.0335.
    [10]

    ZHANG P Y, QIN C Z, HONG X, et al. Risk assessment and source analysis of soil heavy metal pollution from lower reaches of Yellow River irrigation in China[J]. Science of the Total Environment, 2018, 633: 1136. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.03.228.

    [11]

    WOŁEJKO E, JABŁOŃSKA-TRYPUĆ A, WYDRO U, et al. Soil biological activity as an indicator of soil pollution with pesticides: a review[J]. Applied Soil Ecology, 2020, 147(2): 103356. DOI: 10.1016/j.apsoil.2019.09.006.

    [12]

    ROSER M, ROSADO P. Pesticides [EB/OL]. (2022-11-09) [2023-08-28]. https://ourworldindata.org/pesticides.

    [13] 曹军. 除草剂扑草净在土壤环境中的行为研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2008.
    [14] 徐雄, 李春梅, 孙静, 等. 我国重点流域地表水中29种农药污染及其生态风险评价[J]. 生态毒理学报, 2016, 11(2): 347. DOI: 10.7524/AJE.1673-5897.20151202001.
    [15] 李庆鹏, 秦达, 崔文慧, 等. 我国水产品中农药扑草净残留超标的警示分析[J]. 食品安全质量检测学报, 2014, 5(1): 108. DOI: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.2014.01.020.
    [16] 纪丙鑫, 郝雨阳, 王成禹, 等. 苏州生态涵养区地表水和沉积物中农药污染特征及生态风险评价[J]. 环境污染与防治, 2022, 44(12): 1622. DOI: 10.15985/j.cnki.1001-3865.2022.12.013.
    [17]

    ISO 11268-1: 2012. Soil quality: effects of pollutants on earthworms. Part 1: determination of acute toxicity to Eisenia fetida/Eisenia andrei[S].

    [18] GB/T 31270.15—2014. 化学农药环境安全评价试验准则 第15部分: 蚯蚓急性毒性试验[S].
    [19]

    LIU C G, DUAN C Q, MENG X H, et al. Cadmium pollution alters earthworm activity and thus leaf-litter decomposition and soil properties[J]. Environmental Pollution, 2020, 267: 115410. DOI: 10.1016/j.envpol.2020.11 5410.

    [20] 朱江. 镉—菲复合污染对安德爱胜蚓(Eisenia andrei)和白线蚓(Fridericia bulbosa)的生态毒理效应研究[D]. 上海: 上海交通大学, 2008.
    [21] 高晨昕, 朱艳, 郭梦炜, 等. 杀螟丹与Pb对赤子爱胜蚓的联合毒性效应[J]. 生态毒理学报, 2020, 15(6): 212. DOI: 10.7524/AJE.1673-5897.20200409001.
    [22] 窦晶晶. 镉(Cd)、铬(Cr)单一及复合污染对赤子爱胜蚓的毒理研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2015.
    [23] 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. DOI: 10.3969/j.issn.1671-9964.2006.06. 014.
    [24] 曹茹冰, 郑毅, 孙仕仙, 等. 镉单一及与扑草净复合污染对蚯蚓的毒性效应[J]. 生态毒理学报, 2022, 17(2): 349. DOI: 10.7524/AJE.1673-5897.20210720003.
    [25]

    LI X X, LI M A, JIANG N, et al. Evaluation of soil ecological health after exposure to environmentally relevant doses of Di (2-ethylhexyl) phthalate: insights from toxicological studies of earthworms at different ecological niches[J]. Environmental Pollution, 2023, 322(5): 121204. DOI: 10.1016/j.envpol.2023.121204.

    [26]

    SHI Y J, SHI Y J, ZHENG L S. Individual and cellular responses of earthworms (Eisenia fetida) to endosulfan at environmentally related concentrations[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology, 2020, 74: 103299. DOI: 10.1016/j.etap.2019.103299.

    [27] 段晓尘. 重金属和有机污染物对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的生态毒理效应及机制差异[D]. 南京: 南京农业大学, 2015.
    [28] 徐建, 张平, 穆洪, 等. 两种除草剂复合污染对蚯蚓的毒性效应[J]. 农业环境科学学报, 2006, 25(5): 1188. DOI: 10.3321/j.issn:1672-2043.2006.05.019.
    [29]

    HATTAB S, BOUGHATTAS I, CAPPELLO T, et al. Heavy metal accumulation, biochemical and transcriptomic biomarkers in earthworms Eisenia andrei exposed to industrially contaminated soils from south-eastern Tunisia (Gabes Governorate)[J]. Science of the Total Environment, 2023, 887: 163950. DOI: 10.1016/j.scitotenv.20 23.163950.

    [30]

    MAITY S, BANERJEE R, GOSWAMI P, et al. Oxidative stress responses of two different ecophysiological species of earthworms (Eutyphoeus waltoni and Eisenia fetida) exposed to Cd-contaminated soil[J]. Chemosphere, 2018, 203(6): 307. DOI: 10.1016/j.chemosphere.20 18.03.189.

    [31] 刘嫦娥, 段昌群, 王旭, 等. 阿特拉津和绿麦隆对赤子爱胜蚓组织抗氧化酶活性的影响[J]. 环境化学, 2008, 27(4): 436. DOI: 10.3321/j.issn:0254-6108.2008.04.006.
  • 期刊类型引用(1)

    1. 徐炜超,孟庆繁,李燕,郝元渤,王雪,刘冰. 3种天牛信息素和荜澄茄油对天牛科昆虫的林间引诱效果研究. 西南林业大学学报(自然科学). 2024(02): 155-162 . 百度学术

    其他类型引用(1)

图(3)  /  表(3)
计量
  • 文章访问数:  736
  • PDF下载量:  7
  • 被引次数: 2
出版历程
  • 通信作者:  孙仕仙 shine1009@sina.com
  • 收稿日期:  2023-08-27
  • 修回日期:  2024-04-22
  • 网络首发日期:  2024-05-14

目录

/

返回文章
返回