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酸雨对土壤生态系统的影响是当前国内外酸雨研究的重要领域之一,酸雨引起土壤酸化,加速土壤中活性铝的释放,对土壤动物的生存产生毒害作用。本论文主要通过实验室内模拟酸雨淋溶实验和蚯蚓生态毒性实验,研究酸雨对广东酸性赤红壤理化性质的影响,特别是对土壤中铝离子的活化作用,以及酸雨和铝复合污染对蚯蚓的毒性作用。主要研究结果如下:
1、通过模拟酸雨淋溶实验,结果表明,在不同pH值的模拟酸雨淋溶下,淋溶液的pH值和电导率的变化规律、盐基离子的迁移动态、各种重金属离子浓度的变化趋势均存在差异;土壤中盐基离子淋失量大致为Ca2+>Mg2+>K+>Na+,重金属释放量大小顺序为Fe>Zn>Pb>Ni>Cu;模拟酸雨的pH值和淋溶时间对土壤铝离子的迁移量均有极显著影响。随模拟酸雨pH值的下降,淋溶液中铝含量显著增加,且pH=3.0、2.0的模拟酸雨淋溶液pH值与其中铝浓度具有较好的负相关性,淋溶液中铝浓度最大值为95.652mg·L-1;pH=2.0的模拟酸雨处理下,淋溶液BC/A1的摩尔比值小于1,认为pH=2.0是模拟酸雨对土壤产生潜在危害的阈值。酸雨造成土壤缓冲能力下降,促进土壤酸化。
2、不同pH值的模拟酸雨淋溶使得土壤产生不同程度的酸化,其中pH=2.0的模拟酸雨淋溶后土壤酸化最严重,淋溶后土壤pH值最低,电导率最大;淋溶土壤可交换性氢、铝含量显著高于其它处理;pH=2.0处理下蚯蚓在淋溶过程中全部死亡,其它pH值处理下蚯蚓均能正常存活,但pH=3.0处理下蚯蚓生长率为负数,说明酸雨淋溶对蚯蚓产生一定的毒害作用。
3、利用铝毒对蚯蚓的急性毒性试验确定铝溶液对蚯蚓48h的半致死浓度LC50=122.78 mg·L-1,按照ISO的标准试验方法研究了赤子爱胜蚓对铝污染土壤的回避行为反应,结果表明,当铝浓度为376mg.kg时,蚯蚓对铝污染人工土壤的回避率为80%,蚯蚓对铝污染土壤存在回避行为。
4、进行不同浓度铝处理、不同pH值模拟酸雨淋溶和淋溶后土壤恢复期,共三种处理对蚯蚓的慢性毒性试验,结果表明,在低浓度时,蚯蚓的存活率、生长率没有受到影响,但高浓度时有一定影响,而且随着处理时间越长,存活率越低、生长率也持续下降,甚至出现负增长;三种处理对蚯蚓体内蛋白质含量、CAT、SOD活力的影响作用各有不同,模拟酸雨淋溶处理对蚯蚓体内蛋白质含量影响不显著,但对蚯蚓CAT活力、总SOD活力影响极显著;其它各处理对蚯蚓体内蛋白质含量、CAT活力和总SOD活力有极显著影响。通过检测蚯蚓体内金属铝含量,发现蚯蚓体内铝含量与铝浓度间无明显相关性,但铝浓度对蚯蚓体内铝含量有显著影响。
5、通过对pH=3.0模拟酸雨淋溶与铝毒实验中铝含量为12.5和100mgkg三个不同处理下蚯蚓体内蛋白含量和酶活性变化进行比较分析,结果表明,单一高浓度铝污染(Al≥1OOmg·kg-1)对蚯蚓的胁迫作用大玉酸雨pH值对蚯蚓的直接胁迫;同时由于酸雨pH值的下降,使得铝的活化作用增大,两者的交互作用对蚯蚓的毒害作用更大。