土壤无脊椎动物作为土壤中有毒金属污染的生物监测
Imaobong i Udousoro*, I. U. Umoren伊佐吉(J. M. Izuagie), C. U. Ikpo,S. F. Ngeri和E. S. Shai
1乌约大学化学系,尼日利亚阿克瓦伊博姆州乌约520001
DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.2.02
两个无脊椎动物的生物指示器电位,Eudrilus eugeniae(蚯蚓)和pachybolus ligulatus在尼日利亚尼日尔三角洲地区的Akwa Ibom州,对有毒金属影响的土壤(千足虫)进行了评估。这项研究包括收集Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus,以及分布在4个地方政府辖区的10个地点的不同影响和非影响土壤的现场土壤样品。采用酸消解后的原子吸收光谱法对土壤和生物指示物中的有毒金属(Pb、Fe、Zn、Ni和Cd)进行了分析。利用地积指数(Igeo)测度土壤污染程度;生物积累因子(BAF)通过生物指标计算土壤对金属的吸收;以及多元统计,以确定金属与污染源之间的相互关系。所有土壤中金属含量均高于背景水平,并分为未污染至极重度污染。Pb、Fe、Zn、Cd含量较高Eudrilus eugeniae和ni inpachybolus ligulatus在0.05水平。微生物吸收了所有的金属(BAF<1),但是Eudrilus eugeniae积累了Cd、Fe和pachybolus ligulatus, Ni和Fe (BAF>1)。金属被聚为三种(Eudrilus eugeniae)和两个(pachybolus ligulatus)不同的组。提取两个主成分,每个为Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus分别占总变化的64%和72%。无脊椎动物在金属摄取中表现出不同水平的亲和力。Eudrilus eugeniaePb、Fe和Cd的富集量较多,可作为监测这些金属的生物指示剂。pachybolus ligulatus在尼日利亚的尼日尔三角洲地区,由于其土地和水体受到原油污染,它可以提供一种监测工具,特别是在农业方面。
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关键词:土壤,无脊椎动物,土壤重金属污染,生物监测当前世界环境http://dx.doi.org/10.12944/CWE.10.2.02
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文章出版历史
收到: | 2015-03-22 |
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接受: | 2015-05-30 |
介绍
从农业革命到工业革命,资源开发规模对环境的压力逐渐增大,“弱势”的迹象十分明显。因此,“可持续发展”1这是一个全球性的概念和万灵丹,现在是所有发展问题的首要问题。这一概念认识到,人类健康和生命与强健健康的生态系统密不可分,土壤是其中的一个重要组成部分。对不同土壤性质或过程的测量提供了可用于估计土壤质量的质量指标;这些过程包括视觉、物理、化学和生物过程(微观和宏观有机体,它们的活动或功能)2-4.
陆栖节肢动物(如千足类的二肢足类)和寡毛类(如蚯蚓)无所不在,种类繁多。这些无脊椎动物生活在不同的土层中,与土壤和/或垃圾接触5有毒化学物质,如金属、有机化合物和其他复杂物质的沉积,总是会影响美国人的生活。重金属已被发现会导致土壤分解者的丰度减少,以及动物群落的多样性减少6 - 7.
重金属在陆生无脊椎动物体内的沉积与环境污染程度有关5, 8 - 12.因此,研究人员使用了各种各样的无脊椎动物,包括蚯蚓和千足碱来评估污染和未受污染的土壤9,13-14.千足类,属于双足纲,在热带地区特别丰富;它们是食草动物,主要在夜间活动。它们在养分循环、通气和土壤施肥方面的重要性已被充分证明14-19.
然而,陆地无脊椎动物作为土壤污染生物指标的使用主要集中在有毒金属方面9日,13日,18 - 20.霍普金斯大学21摩根和摩根22这些微生物对污染土壤中Cu、Zn和Cd的吸收高于未污染土壤;此外,Olayinka等.12某水泥厂附近Pb、Cu、Mn、Zn、Cd、Co含量均高于对照区。来自尼日利亚垃圾场的蚯蚓已经被证明会生物累积高浓度的有毒金属11日,20岁,13岁.
对金属的细胞毒性作用也进行了研究24;解毒机制25;干扰对土壤无脊椎动物群落的影响代谢途径和生态修复18日,29-31.组织学和组织化学分析以及超微结构分析表明,化学物质(有机和无机)对土壤无脊椎动物具有同样的毒性,因为矿化体在个体中肠和脂肪体细胞的结构组织中存在差异12日,14日,17岁.
大多数作者都使用蚯蚓来确定土壤健康,但有关使用千里足的信息是稀缺的;尽管有丰富的不同物种千足动物,但在尼日利亚可以在尼日利亚提供很少或没有信息。本研究的目的是将这两个无脊椎动物中的金属积累模式进行比较(Eudrilus eugeniae)和千足饼(pachybolus ligulatus),建立较好的土壤金属污染指标,确定指标生物的位置对有毒金属生物积累的影响,并对数据库进行因子分析,确定可能的污染源;同时,建立地点和金属之间的异同点。
物质和方法
蚯蚓(Eudrilus Eugeniae),千里足(Pachybolus Ligulatus)和土壤的样品收集和制备:
本研究使用了位于尼日利亚阿克瓦伊博姆州四个地方政府区域(LGAs)的10个土壤样品。地方政府是Etinan(油漆厂,位置2和5),Uyo(繁忙的国有资本,地点7峡谷,6和10(汽车修理车间),8(高交通道路)和9(耕地)),Uruan(旧的海港城市,位置1和4)和Ibesikpo(农村地区作为位置控制,3)(图1)。
|
蚯蚓s (Eudrilus eugeniae)从100厘米×100cm的土壤芯被手动收获(手分类),挖到15厘米的深度,铲子。每个位置由四个复合材料组成,以获得足够的数量Eudrilus eugeniae进行分析。千足虫(pachybolus ligulatus)在凋落叶和表层土壤之间采摘。Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus(图2A和B)是用去离子水彻底冲洗,每一种复合材料储存在不同的透明橡胶碗里,内衬湿Whatman No. 1滤纸,盖上穿孔盖。
|
到达实验室后,Eudrilus eugeniae(软波比)pachybolus ligulatus(硬体)样品在储存条件下保存24小时,并在实验室温度(27o正在被oC)允许肠道内容物的排泄;然后以105度烘干oC到恒重。在环境温度下风干相应的土壤样品。将干燥后的样品用研钵和杵碾碎成细粉,并通过0.5 mm筛分。
尤氏尤氏菌和舌肿菌中金属含量的测定
500mg的干燥和筛过的样品Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus,5 ml浓缩的hno3.加入(Aldrich),并在特氟隆烧杯中保存过夜;然后在热板上加热到接近干燥。冷却后,用蒸馏水去离子水配制溶液至25毫升。还制备了空白溶液(不含样品)。采用UNICAM 939/959原子吸收光谱仪(AAS)测定Pb、Zn、Fe、Ni和Cd的金属含量。
土壤中金属含量的测定
用15ml浓缩的HNO混合物消化了五百毫克的土壤样品3.:在特氟龙烧杯中放入5毫升浓盐酸混合物。冷却后,用蒸馏去离子水配制溶液至50毫升。还制备了空白溶液,并按上述方法测定了金属含量。采用IITA法测定土壤pH和有机质32.
土壤污染地质指标(ⅰ地理学)
这是利用地质累积指数(I地理学)由
式中=土壤中金属' n '的浓度;=金属' n '的本底浓度33-34;1.5 =校正因子,以处理给定环境的背景值的可能变化以及小的人为影响。
我地理学如Müller35如下:我地理学≤0 (Class 0) -未受污染;0geo≤1 (Class 1) -未污染至中度污染;1geo≤2 (Class 2) -中度污染;2地质≤3(类别3)-中度至重度污染;3geo≤4 (Class 4) -强污染;4geo≤5 (Class 5) -强污染至极污染;和我地理学>5(6类)——严重污染。
生物累积因子(BAF)
利用该公式计算了蚯蚓和千足动物的生物积累因子(BAF)36:
统计和数据分析
采用SPSS Version 10、Statgraphies VII和Microsoft Excel进行统计分析。采用方差分析(ANOVA)评价试样位置和LGA对试样金属含量的影响Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus.对数据集进行因子分析。采用方差旋转加Kaiser归一化的主成分分析(PCA)方法确定污染源;主成分上的因子负荷分为强(>0.75)、中(0.75-0.50)和弱(0.50-0.30)。37.采用Ward 's方法对标准化数据集进行聚类分析(CA),采用平方欧氏距离(Squared Euclidian distance)测度生物和土壤中金属积累模式的相似性和差异性,得到树状图样地。分析质量控制措施包括程序性空白测量、指示生物和土壤样品的三次重复分析和分析仪器的标准化。
结果
两种类型的陆地无脊椎动物即软体蚯蚓(Eudrilus eugeniae)和硬体琥珀带千足虫(pachybolus ligulatus),并研究了它们对应的土壤,以确定生物体作为AKWA IBOM状态土壤污染的生物指标的适用性。结果显示,Pb,Fe,Zn和Cd的累积更多Eudrilus尤金尼亚,和倪pachybolus ligulatus.
个别地点及地方政府区域的土壤金属含量
10个样品位置中Pb,Fe,Zn,Ni和Cd的平均土壤金属水平呈现在图3和4中,以及表1;并在订单Fe> Pb> Zn> Ni> CD中。土壤样品分析表明UYO(大都市城市和最高车辆交通)的金属水平升高,UYO的机械研讨会土壤和欧源老海港市。在地点6(Uyo的机械村)发现土壤中Pb(Mg / kg)的Pb(mg / kg)pb(735.70),cd(24.62)和Ni(512.14))。在涂料厂(地点2,5)和Pb和CD中也获得了高PB,Zn和Ni,位于位置1(旧海港)(图3)。LGA中最高和最低的平均金属值(Mg / kg)为665.71(Etinan Lga)和448.78(Ibesikpo Lga)的Pb;FE的32711(UYO LGA)和164.00(Ibesikpo LGA);381.82(Etinan LGA)和196.04(厄伦)Zn;377.10(Etinan LGA)和8.19(Ibesikpo LGA)为NI;18.55(uruan Lga)和1.51(Etinan Lga)用于CD(图4)。 Iron (Fe), the most abundant metal had levels in the order: Ibesikpo LGA (control)
|
图4:不同产地土壤中的有毒金属 点击这里查看图 |
土壤污染地质指标(Igeo)
各地点土壤污染指数及LGA如表2所示。土壤金属污染程度从未污染到严重污染。表3显示了土壤污染类别中的个别位置。土壤中铅污染范围从3班(中等至强污染)代表locations-1的60%,3,5,8,9,10,Uruan Ibesikpo Uyo上课地方4(强烈污染),40%的土壤locations-2, 4, 6, 7, Etinan LGA Fe(表3),10%的土壤location-5和Ibesikpo LGA强烈污染(第4类),强烈locations-2 30%, 3和8极locations-1污染(5类)和60%,4,6,7,9,10,Uruan Etinan,和Uyo极其地方污染(6类)。土壤锌污染范围从1级(未受污染的中度污染)locations-1的50%,2、3、6、10和Uruan LGA类2(中度污染)locations-4的50%,5,7,8 9号和伊蒂南,易卜西科波和尤约LGAs。土壤镍污染范围为0(0)~ 3级;20%的土壤位置-3和5为未污染(0类),50%为未污染至中度污染(1类,位置1、2、7、8和10),10%为中度污染(2类,位置9),20%为中度至强污染(3类,位置4、6)。Uruan LGA显示未污染至中度污染;Uyo,中度污染;Etinan LGA,重度污染。 For Cd, 20% were unpolluted (class zero, locations 3 and 9), 20% moderately to strongly polluted (class 3, locations 4 and 5), 10% strongly polluted (class 4, location 7), 20% strongly polluted to extremely polluted (class 5, locations 8 and 10) and 30% extremely polluted (class 6, locations 1, 2, and 6). In the LGAs Igeo increased in the following order: Pb, Etinan > Uyo > Uruan > Ibesikpo; Fe, Uyo > Etinan > Uruan >Ibesikpo; Zn, Etinan > Ibesikpo > Uyo > Uruan; Ni, Etinan > Uyo > Uruan > Ibesikpo and Cd, Uruan > Uyo > Ibesikpo > Etinan.
表1:土壤金属含量统计(Mg/Kg
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
|
的意思是 |
505.58 |
22260.30 |
282.43 |
130.32 |
12.12 |
标准偏差 |
168.92 |
31801.00 |
83.64 |
173.25 |
11.53 |
最大 |
735.70 |
109952.00 |
392.76 |
512.06 |
29.00 |
最低 |
259.10 |
164.00 |
160.06 |
8.19 |
0.001 |
中位数 |
480.06 |
13775.50 |
288.76 |
52.20 |
8.35 |
变异系数 |
0.33 |
1.43 |
0.30 |
1.33 |
0.95 |
背景浓度* |
20.00 |
46.00 |
71.00 |
20.00 |
0.098 |
控制位置(本研究) |
385.78 |
7304 |
161.75 |
17.28 |
0.001 |
*泰勒和麦克伦南(1995),罗和冯(1992)
表2:污染指数(I地理学)的土壤来自个别地点和地方政府区域
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
|
地点1 |
2.32 |
5.56 |
0.92 |
0.77 |
5.28 |
2 |
3.10 |
4.60 |
0.41 |
0.41 |
5.20 |
3. |
2.55 |
4.66 |
0.42 |
-0.55 |
-4.99 |
4 |
3.10 |
5.96 |
1.28 |
2.53 |
2.33 |
5 |
2.71 |
3.17 |
1.08 |
-1.30 |
2.06 |
6 |
3.20 |
5.68 |
0.85 |
2.84 |
5.12 |
7 |
3.09 |
7.37 |
1.21 |
0.68 |
3.29 |
8 |
2.62 |
4.42 |
1.30 |
0.20 |
4.08 |
9 |
2.16 |
5.40 |
1.07 |
1.62 |
-4.99 |
10 |
2.84 |
5.18 |
0.77 |
0.01 |
4.85 |
LGA Uruan |
2.72 |
5.05 |
0.61 |
0.35 |
4.84 |
Etinan. |
3.10 |
5.96 |
1.28 |
2.53 |
2.33 |
Ibesikpo |
2.71 |
3.09 |
1.08 |
-1.30 |
4.00 |
Uyo |
2.85 |
6.16 |
1.06 |
1.66 |
4.33 |
表3:每个污染类别的位置
金属 |
污染类 |
||||||
0 |
1 |
2 |
3. |
4 |
5 |
6 |
|
Pb |
地点1,3,5,8,9,10。 |
地点2 4 6 7。 |
|||||
菲 |
位置5。 |
地点2 3 8。 |
位置1,4,6,7,9,10。 |
||||
锌 |
地点1 2 3 6 10。 |
地点4,5,7,8,9。 |
|||||
你 |
位置3,5。 |
地点1 2 7 8 10。 |
位置9。 |
位置4,6。 |
|||
Cd |
位置3,9。 |
位置4,5。 |
位置7。 |
位置8、10。 |
位置1,2,6。 |
表4:金属分布的t -检验(Lsd)结果Eudrilus Eugeniae和pachybolus ligulatus从不同的位置
地点 |
生物指标 |
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
水分 |
1 |
Ee Pl LSD. |
4.590一个 0.010b 0.134 |
1064.2一个 129.2b 2.174 |
129.2一个 164.95b 0.9281 |
0.010一个 0.010一个 0.000 |
0.100一个 0.010b 0.0088 |
62.62一个 62.40一个 0.2356 |
2 |
Ee Pl LSD. |
29.95一个 3.05b 0.0674 |
1303.2一个 308.6b 2.0823 |
131.8一个 113.7b 0.432 |
0.01一个 0.01b 0.00 |
2.50一个 0.01b 0.0393 |
60.46一个 55.60b 0.3629 |
3. |
Ee Pl LSD. |
0.01一个 0.01一个 0.00 |
1565.2一个 125.4b 14.08 |
127.5一个 98.3b 1.020 |
0.01一个 0.01一个 0.00 |
0.400一个 0.100b 0.0152 |
64.60一个 63.46b 0.248 |
4 |
Ee Pl LSD. |
1.10一个 0.10b 0.0393 |
1026.1一个 396.6b 2.504 |
110.5一个 35.5b 0.6377 |
0.254一个 9.00b 0.4128 |
3.15一个 0.010b 0.0278 |
76.00一个 66.81b 0.3153 |
5 |
Ee Pl LSD. |
8.90一个 14.35b 0.11 |
1696.6一个 431.0b 1.6998 |
155.0一个 32.15b 1.0435 |
1.00一个 9.995b 0.184 |
1.00一个 0.010b 0.0633 |
189.4一个 59.8一个 337.75 |
6 |
Ee Pl LSD. |
3.25一个 0.01b 0.0708 |
1378.2一个 562.5b 2.5755 |
141.5一个 59.3b 1.7331 |
0.156一个 0.010b 0.1088 |
1.96一个 0.01b 0.1416 |
56.43一个 53.40b 0.3902 |
7 |
Ee Pl LSD. |
1.25一个 8.55b 0.0576 |
701.2一个 365.8b 1.4434 |
94.4一个 120.95b 1.0481 |
0.052一个 0.010b 0.1166 |
0.01一个 0.01一个 0.00 |
60.3一个 47.8b 0.3539 |
8 |
Ee Pl LSD. |
0.10一个 0.10一个 0.00 |
435.1一个 83.6b 0.2831 |
35.5一个 125.8b 0.8475. |
0.01一个 0.01一个 0.00 |
0.01一个 0.05b 12 x10-10 |
65.4一个 55.4b 0.2808 |
9 |
Ee Pl LSD. |
5.60一个 9.70b 0.2963 |
1220.6一个 649.0b 3.9789 |
149.1一个 85.7b 0.3867 |
3.70一个 12.6b 0.2261 |
1.50一个 0.10b 0.0421 |
60.48一个 52.4b 0.5545 |
10 |
Ee Pl LSD. |
4.50一个 0.01b 0.1388 |
1624.4一个 507.5b 2.4411 |
118.3.一个 73.8b 0.1188 |
0.85一个 11.90b 0.1188 |
6.89一个 0.01b 1.1077 |
53.0一个 61.8b 0.4748 |
使用相同字母的手段没有显着差异;ee =Eudrilus eugeniae;
PL =pachybolus ligulatus;LSD =最低有效水平
不同地点土壤污染潜在生物指标中金属的积累
平均金属水平Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus在个体的位置在α= 0.05显著不同(表4),除了位置3和8 Pb, 1、3和8为倪和7 Cd。Pb的最高水平(毫克/公斤)被发现在油漆厂(位置2和5)。Pb一般较高Eudrilus eugeniae而不是pachybolus ligulatus除了Pb经常出入的5号(油漆厂)、7号、9号(繁忙的城市尤尤)外,其他地方都是如此pachybolus ligulatus样本。Eudrilus eugeniae在所有地点积累的铁(2-24倍)均高于pachybolus ligulatus(表4和表5)。油漆厂(位于埃蒂南的5号工厂)其次是机械村(位于乌约的10号工厂)的铁含量最高Eudrilus eugeniae(表4和表5)Eudrilus eugeniae而pachybolus ligulatus第1、7和8点的锌含量较高(30%)。镍在其中积累得更多(超过3倍)pachybolus ligulatus, 0.01-12.6 mg/kgEudrilus eugeniae0.01 - -3.70毫克/公斤不等。镉(Cd)含量较高Eudrilus eugeniae(6.89 mg/kg)比pachybolus ligulatus(0.10毫克/公斤)。铅(Pb)、铁、锌、镉含量较高Eudrilus eugeniae(以土壤为食),镍的含量更高pachybolus ligulatus(草食动物,以凋落物为食)(表5)Eudrilus eugeniae除了位置10的大多数位置,较高的位置较高pachybolus ligulatus.然而,体内的水分含量Eudrilus eugeniae(73.25%),但高于pachybolus ligulatus(59.52%),在α=0.05时不显著(表6)。油漆厂、机械车间和Uyo市高等级车辆交通道路对土壤的影响最大,这可以从生物指标中较高的金属水平中得到证明。方差分析结果表明,位置(p<0.0001)对指示生物的金属积累有显著影响(p<0.0001)。在α = 0.05时,二者交互作用显著,说明两种指示生物Pb、Fe、Zn、Ni和Cd积累模式存在差异。Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus.图5显示了lga之间的变化。镉(Cd)Eudrilus eugeniae和倪pachybolus ligulatusEtinan和Uyo LGAs与Ibesikpo Asutan和Uruan LGAs差异显著。
表5:生物指标中金属分布最大和最小的位置
金属 |
生物指标 |
最大(毫克/公斤) |
地点 |
最小(mg / kg) |
地点 |
Pb |
Eudrilus eugeniaepachybolus ligulatus |
21.95 14.35 |
2 5 |
0.01 0.01 |
3、8 3 4 6 8 |
菲 |
Eudrilus eugeniae pachybolus ligulatus |
1696.6 649. |
5 9 |
435.13 83.60 |
8 8 |
锌 |
Eudrilus eugeniae pachybolus ligulatus |
155.05 164.95 |
5 2 |
35.5 32.5 |
8 5 |
你 |
Eudrilus eugeniae pachybolus ligulatus |
3.70 12.6 |
9 9 |
0.01 0.01 |
1 2 3 8 1-3 6 7 8 |
Cd |
Eudrilus eugeniae pachybolus ligulatus |
6.89 0.10 |
10 3. |
0.01 0.1 |
1 5 7 8 1 2 4 5 6 7 9 10 |
表6:所有地点生物指标中金属成分的方差分析结果
生物指标 |
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
水分含量 |
Eudrilus eugeniae(n = 50) pachybolus ligulatus(n = 50) |
5.12一个 3.57b |
1201.5一个 345.97b |
119.3一个 91.03b |
0.61一个 4.35b |
1.75一个 0.023b |
73.25一个 59.52b |
LSD. |
0.027 |
1.100 |
0.201 |
0.039 |
0.080 |
24.23 |
相同字母的平均值在α=0.05时差异不显著。
|
Eudrilus eugeniae和Pachybolus ligulatus的生物累积因子(BAF)金属
生物积累因子(BAFs)如表7所示。一般而言,两种选择的金属的bfs均<1Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus除Fe(1.031)和Cd(2.086)在不同的位置Eudrilus eugeniae分别来自5号(油漆厂)和4号(废弃的旧海港);和Ni(1.215)英寸pachybolus ligulatus从5号位置(油漆厂),显示位置对生物体内金属积累的影响。在LGAs、BAF值上,铅、铁、锌、镉的含量显著高于铅Eudrilus eugeniae比在pachybolus ligulatus除Ibesikpo LGA中的Pb外;另一方面,镍的含量更高pachybolus ligulatus在所有LGA中,Ibesikpo除外(控制LGA/位置)。两种方法均可获得BAF>1Eudrilus eugeniae(9.543)和pachybolus ligulatus(2.232)在Ibesikpo LGA和Cd inEudrilus eugeniae(1.656)在Etinan LGA。锌(0.480±0.225,0.09-0.824)> Fe(0.189±0.302,0.006-1.031)> Cd(0.430±0.740,0.001-2.086)> Pb(0.038±0.102,2.4E-05-0328)> Ni(0.017±0.035,1.5E-04-0.112)Eudrilus eugeniae,和锌(0.362±0.214,0.093 - -0.710)>镍(0.172±0.386,2.0 e - 05 - 1.215) > Fe(0.048±0.076,0.003 - -0.262)> Pb(0.009±0.014,1.4 e - 05 - 0.037) > Cd(0.013±0.031,3.4 e - 4 - 0.100)pachybolus ligulatus.
表7:不同地点和LGA的生物累积因子(BAF)金属
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
||||||
BAF - Ee |
BAF-PL. |
BAF-Ee |
BAF-PL. |
BAF - Ee |
BAF-PL. |
BAF - Ee |
BAF-PL. |
BAF - Ee |
BAF-PL. |
|
地点 |
||||||||||
我 |
0.016 |
3.3 e-05 |
0.059 |
0.007 |
0.485 |
0.619 |
1.5 e-04 |
1.5 e-04 |
0.003 |
3.4 e-04 |
2 |
0.328 |
0.005. |
0.190 |
0.045 |
0.824 |
0.710 |
2.2 e-04 |
2.2 e-04 |
0.094 |
3.8 e-04 |
3. |
2.6E-05. |
2.6E-05. |
0.214 |
0.017 |
0.789 |
0.608 |
5.8 e-04 |
5.8 e-04 |
0.040 |
0.100 |
4 |
0.002 |
1.5 e-05 |
0.038 |
0.015 |
0.289 |
0.093 |
6.7 e-04 |
0.025 |
2.086. |
0.007 |
5 |
0.020 |
0.032 |
1.031 |
0.262 |
0.496 |
0.103 |
0.112 |
1.215 |
0.125 |
0.001 |
6 |
0.004. |
1.4E-05. |
0.068 |
0.028 |
0.568 |
0.238 |
3.1 e-04 |
2.0 e-05 |
0.08 |
4.1 e-04 |
7 |
0.002 |
0.013 |
0.006 |
0.003 |
0.264 |
0.339 |
8.8E-04. |
1.7 e-04 |
0.003 |
0.003 |
8 |
2.4 e-05 |
2.4 e-05 |
0.076 |
0.015 |
0.090 |
0.320 |
2.7 e-04 |
2.7 e-04 |
0.001 |
0.006 |
9 |
0.002 |
0.037 |
0.08 |
0.042 |
0.479 |
0.276 |
0.024 |
0.083 |
1.50 |
0.010 |
10 |
0.009 |
2.0 e-05 |
0.132 |
0.041 |
0.512 |
0.319 |
0.028 |
0.394 |
0.368 |
5.3E-04. |
的意思是 |
0.038 |
0.009 |
0.189 |
0.048 |
0.480 |
0.362 |
0.017 |
0.172 |
0.430 |
0.013 |
SD |
0.102 |
0.014 |
0.302 |
0.076 |
0.225 |
0.214 |
0.035 |
0.386 |
0.740 |
0.031 |
最小值 |
2.4 e-05 |
1.4 E-05 |
0.006 |
0.003 |
0.09 |
0.093 |
1.5 E-04 |
2.0 E-05 |
0.001 |
3.4 e-04 |
马克斯 |
0.328 |
0.037 |
1.031 |
0.262 |
0.824 |
0.710 |
0.112 |
1.215 |
2.086. |
0.100 |
中位数 |
0.003 |
3.0 e-05 |
0.078 |
0.022 |
0.490 |
0.319 |
6.2 e-04 |
4.2E-04. |
0.087 |
0.002 |
简历 |
2.66 |
1.63 |
1.59 |
1.61 |
0.47 |
0.59 |
2.10 |
2.24 |
1.72 |
2.39 |
地方政府地区(LGAS) |
||||||||||
uruan. |
0.01 |
0.002 |
0.099 |
0.022 |
0.659 |
0.526 |
2.3 e-04 |
0.053 |
0.005. |
0.002 |
Etinan. |
0.323 |
0.001 |
0.049 |
0.009 |
0.343 |
0.27 |
2.6E-05. |
0.006 |
1.656 |
0.021 |
Ibesikpo |
2.2 e-05 |
0.01 |
9.543 |
2.232 |
0.409 |
0.387 |
0.001 |
0.001 |
0.950 |
0.001 |
Uyo |
0.007 |
0.006 |
0.035 |
0.013 |
0.373 |
0.308 |
0.005. |
0.052 |
0.185 |
0.002 |
的意思是 |
0.085 |
0.005. |
2.431 |
0.569 |
0.446 |
0.373 |
0.002 |
0.028 |
0.699 |
0.006 |
SD |
0.158 |
0.004. |
4.741 |
1.108 |
0.144 |
0.113 |
0.002 |
0.028 |
0.758 |
0.009 |
最小值 |
2.2 e-05 |
0.001 |
0.035 |
0.009 |
0.343 |
0.27 |
2.6 E-05 |
0.001 |
0.005. |
0.001 |
马克斯 |
0.323 |
0.010 |
9.543 |
2.232 |
0.659 |
0.526 |
0.005. |
0.053 |
1.656 |
0.021 |
中位数 |
0.008 |
0.004. |
0.074 |
0.017 |
0.391 |
0.347 |
0.0006 |
0.029 |
0.567 |
0.002 |
简历 |
1.86 |
0.86 |
1.94 |
1.94 |
0.32 |
0.30 |
1.48 |
1.01 |
1.08 |
1.48 |
ee =Eudrilus eugeniaePL =pachybolus ligulatus
因子分析
金属的主成分分析(PCA)Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus采用Varimax旋转和Kaiser归一化的方法提取两个主成分(PCs),每个主成分用于解释指标生物和相应土壤的污染源。特征值>1的pc被认为是显著的38.表8显示的方差解释的PCs金属在Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus.用特征值>1所得到的两个pc解释了64.116%以上的总方差Eudrilus eugeniae.PC1和PC2分别占34.212%和29.904%的变异。PC1对Fe和Zn表现出强的正因子负荷,对Cd表现出中等的正因子负荷;PC2对土壤有机质和土壤pH表现出强正因子负荷,对Pb表现出中等正因子负荷(图6A)。另一方面,获得的两种金属的特征值为>1pachybolus ligulatus,解释了总方差的71.863%,其中PC1占37.558%,PC2占34.304%。PC1对Ni、土壤pH和土壤有机质具有较强的正因子负荷;PC2对Pb和Fe具有强正因子负荷,对Cd具有强负因子负荷(图6B)。
|
进行集群分析(CA)Eudrilus eugeniae和pachybolus ligulatus数据集对四个地方政府区域(LGAs)的10个地点的类似采样点(空间变异性)进行了分组(图7A和B),以及生物指标中的变量(金属)(图7C和D)。空间变异性,即生物指标采集地点之间的相似性和差异性。显示了四个集群Eudrilus eugeniae和三个pachybolus ligulatus.为Eudrilus eugeniae数据集,聚类1由位置1、3、6、5组成;第二组,地点2和10;集群三,位置9;集群4包含位置4、7和8(图7A)。pachybolus ligulatus集群中包含的数据集,位置1,8,2,7和3;集群两个,位置4,10和6;和群集三,位置5和9(图7B)。群集在树形图中有更多位置。生物指标生物中的金属显示出三种簇Eudrilus eugeniae簇一只含Cd,簇二只含Fe、Zn和Pb,簇三只含Ni(图7C)。为pachybolus ligulatus,出现了两个簇:簇一包含Cd和Zn,簇二包含Fe、Ni和Pb(图7D)。
|
α = 0.05显著变量对之间的皮尔逊积矩相关性为Eudrilus eugeniae(r = 0.8160,p = 0.0040);CD in.Eudrilus eugeniae /土壤有机质(r = 0.6646, P = 0.0360);Fe/Ni (r = 0.6639, P = 0.0363)pachybolus ligulatus.FE之间发现了正相关Pachybolus ligulatus /倪在Eudrilus eugeniae(r = 0.6586, P = 0.0384);和倪Eudrilus eugeniae /倪在pachybolus ligulatus(r = 0.7258, P = 0.0175)。土壤有机质与土壤pH呈正相关(r = 0.8800, P = 0.0008);土壤中Zn含量与Fe含量呈负相关Eudrilus eugeniae(r = -0.672,p = 0.0330);虽然土壤中的Ni与土壤中的Fe带正相关(r = 0.7580,p = 0.0110)。
讨论
土壤生态系统在非生物和生物成分之间均衡;任何改变都会对另一个产生不利影响14日,26日,39岁,40岁.有毒金属被释放到土壤中(污染物的最终归宿),破坏了这种平衡。它们在土壤中的积累是人类活动的结果——快速工业化、农业和城市化。
研究区土壤重金属(Zn、Pb、Cd、Ni、Fe)均值均高于背景水平33-34.尤尤市(汽车尾气排放量较高)、机械厂和油漆厂的排放量尤其高。这证实了先前研究人员的报告5, 41-43大多数繁忙城市,行业和道路系统附近的地区具有高浓度的有毒金属。重金属可能持续到土壤中长达一百多数;并且可以通过可用性地培养土壤并危及生态系统,转移到食物链和表面和地面水的污染26日,39岁,40岁,44岁,45岁.土壤pH值、有机质含量等土壤特性影响土壤中重金属的吸附46.根据Souza等.47,降低pH值使有效金属在土壤有机质中被强烈吸附。微量元素在酸性土壤中一般更易溶解。土壤有机质与土壤pH呈高度正相关(r = 0.8800);土壤Zn/Fe (r = 0.7580)、Cd在土壤中的含量(r = 0.7580)Eudrilus eugeniae /土壤有机质(r = 0.6646, P = 0.0360)。土壤Pb和Cd总量均高于Olayinka报告的值等.12和Iorungwa等.48分别来自尼日利亚的水泥厂和机械村的垃圾场,以及Spurgeon和霍普金13在英国的冶炼厂地区;但比英国的矿价低13.FE的价值观高于Iorungwa报告的价值观等.48;在英国,镉含量高于冶炼厂土壤中的镉含量,但低于矿山土壤中的镉含量13(表9)。
表8:总方差解释 PCA用于金属Eudrilus Eugeniae 和pachybolus ligulatus 点击这里查看表格 |
我地理学土壤中Pb、Fe、Zn、Ni、Cd等金属元素的含量在漆厂周边和大城市尤尤均较高。研究区域的土壤质量从严重污染(来自油漆厂、汽车机械村和高交通地区的土壤)到未污染(在对照中)不等。清洁等.35报告的北京公园土壤质量从污染到未污染,从北京市中心到郊区(表9)。
表9:受影响土壤中金属含量(Mg/Kg)与本研究的比较
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
网站 |
27.8 - 82.3 |
- |
60.4 - 110.6 |
- |
- |
北京公园,中国35 |
7.85 - 50.32 |
- |
14.3 - 107.2. |
- |
2.82 - 10.35 |
尼日利亚Ewekoro水泥厂12 |
38.0 - 120.0 |
0.28 - 4.10 |
35.0 - 112.0. |
- |
0.01 - 3.00 |
尼日利亚马库尔迪的机械村48 |
21.83±1.82 |
- |
31.48±2.28 |
- |
0.05±0.02 |
清洁(校园)-控制,英国13 |
291±54. |
- |
408±22. |
- |
5.93±0.24 |
冶炼厂(海伦赫尔)英国13 |
10200±690 |
- |
6050±416 |
- |
60.8±3.1 |
我的英国(Shipham)13 |
259 - 736. |
164 - 109952 |
160 - 393 |
17.28 - 512 |
0.001 - 29.00 |
本研究 |
土壤无脊椎动物经常接触表层土壤中的金属,会使它们的组织中积累金属49因此,生物体可用于监测土壤污染。海赫斯等.49,进一步报道陆生无脊椎动物中重金属的含量依次为Pb > Cd > Cu;哪个与本研究中观察到的趋势非常相似Eudrilus eugeniae(Pb > Cd)。我们的结果也与以下发现一致:受影响地区的蚯蚓——靠近路边、工厂、机械村庄和休闲区、农业生态系统和垃圾场——积聚了更多的金属11 - 13日,19日,23日,35岁的48(表10)。两种生物体内金属含量的差异可能是由皮肤和/或口腔的金属吸收途径、身体成分/代谢和摄食习惯等因素造成的50.据报道,二肢动物在中肠和脂肪体内代谢和/或积累各种类型的金属离子8分布在整个体腔。铅、铁、锌、镉在土壤中积累较多Eudrilus eugeniae组织比pachybolus ligulatus这可以从它们的饮食习惯中得到解释。pachybolus ligulatus物种是食草动物,生活在土壤表面和凋落物之间,主要以有机物含量非常高的腐烂植物为食,而Eudrilus eugeniae物种是穴居动物,以土壤中有机物含量较低的土壤颗粒为食。土壤是污染物的吸收池,可能是蚯蚓体内金属含量较高的原因(Eudrilus eugeniae)比千足虫(pachybolus ligulatus).
陆生无脊椎动物体内的生物蓄积往往是附着在体壁上并被人体吸收的金属的总和。然而,Vijveret al。51,在对蚯蚓和等足动物的研究中发现,镉和锌对生物体表面的吸附可以忽略不计。他们进一步表明,生物体内的金属吸收水平主要是体内的金属,很少或没有外部成分;与之前的报告相反52.因此,金属的变异和/或亲和性问题可能存在于生物体的内部机制/过程中。镉的最高浓度为6.89mg/kgEudrilus eugeniae与0.10 mg/kg相比pachybolus ligulatus可能是由于其在绿原组织中的定位9日,50它是寡毛类特有的,具有金属储存和运输功能53;必需金属(如锌)也可作为体腔液体和血液的缓冲液。另一方面,对于节肢动物来说,肝胰脏似乎是最重要的金属储存器官。肝胰腺充满了不同类型的颗粒,如蚯蚓的绿原组织。金属以不同的化学形式沉淀在这些颗粒中21日,54.千足虫肝胰腺结合物对镍(12.60mg/l)的亲和力可能高于蚯蚓的绿原组织(3.70 mg/l),因此,镍在体内的浓度较高舌Pachybolus ligulatus比eudrillus eugeniae.可能影响生物指标中金属吸收的其他因素包括土壤含金属矿物的溶解度41岁,55.溶解度越高,无脊椎动物中金属的积累越高。本研究揭示了土壤有机物质/土壤pH(r = 0.8800)之间的高正相关;此外,CD之间Eudrilus eugeniae /土壤有机质(r = 0.6646)。在陆生无脊椎动物中积累金属的另一个重要因素是它们消除/排泄过量金属的能力。对于外来金属如Cd和Pb,报道排泄缓慢或无9,这也可能负责较高的Pb,CD累积Eudrilus eugeniae和倪Pachybolus ligulatus。
土壤,因此指标生物受涂料厂,汽车工学车间和市政城市的活动影响。PCA揭示了Eudrilus eugeniae得到的特征值>1解释了金属总变异的64.116%以上。PC1对Fe和Zn表现出强的正因子负荷,对Cd表现出中等的正因子负荷;和PC2,土壤有机质和pH为强正因子负荷,Pb为中等正因子负荷。金属的pachybolus ligulatusPC1占总变异量的37.558%,对Ni、有机质和土壤pH均表现出较强的正因子负荷;这也可以解释有机结合金属(Ni)通过pachybolus ligulatus而Eudrilus eugeniae似乎是金属无机种类的指示物。PC2解释了34.304%的总变异,对Pb和Fe具有较强的正因子负荷;镉的负向因子负荷较强。说明有来自油漆厂、机械车间、农业活动、分解有机废物和酸沉淀的人为金属输入。
表10:生物指标中的积累(mg / kg),具有本研究的金属的比较
Pb |
菲 |
锌 |
你 |
Cd |
网站(bio-indicator) |
10.07 - 25.13 |
- |
42.45 - 216.9 |
- |
7.67 - 21.89 |
尼日利亚Ewekoro水泥厂(Eudrilus eugeniae)12 |
0.0081 - 0.0327 |
0.0052 - 0.9899 |
0.0336 - 0.0746 |
- |
0.01 - 0.045 |
垃圾场,扎里亚,尼日利亚(地龙terrestris)23 |
0.0025 - 0.0689 |
0.015 - 0.8985 |
0.0070 - 0.0489 |
- |
0.0001 - 0.0410 |
垃圾场,卡杜纳,尼日利亚(地龙terrestris)23 |
0.0017. |
- |
1.07 |
- |
0.0009 |
地生场,印度(蚯蚓)19 |
0.0011. |
- |
1.76 |
- |
0.0011. |
甘蔗田,印度(蚯蚓)19 |
0.0002 |
- |
- |
- |
0.0012. |
印度稻田(蚯蚓)19 |
5.01 - 265.4 |
- |
105.8 - 380.9 |
- |
0.55 - 8.13 |
尼日利亚扎里亚垃圾场(地龙terrestris)11 |
0.01 - 21.95 |
435.1 - 1697 |
35.5 - 155.0 |
0.01 - 3.70 |
0.01 - 6.89 |
本研究(Eudrilus eugeniae) |
0.01 - 14.35 |
83.6 - 649 |
32.15 - 164.95 |
0.01 - 12.60 |
0.01 - 0.10 |
本研究(pachybolus ligulatus) |
结论
无脊椎动物在金属吸收方面表现出(优先)亲和力水平。Eudrilus eugeniaePb、Fe、Cd等无机金属的积累较多,可作为重金属的生物指示物;而千足虫(腐烂凋落物寄主)积累的镍(有机结合金属)是其3倍,表明该生物是镍污染土壤的合适指示物。的养老pachybolus ligulatus镍的积累使无脊椎动物成为原油污染的适宜和选择的生物指标。这将为尼日利亚尼日尔三角洲的农业提供一种监测工具,该地区的水体和土地遭受了数十年的石油污染。
我们认为,尽管有其他可能的因素,生物对金属吸收/储存的偏好可能主要存在于蚯蚓的生绿组织和肝胰腺组织的水平上(Eudrilus eugeniae)和千足虫(pachybolus ligulatus),分别。需要对组织对金属的亲和性进行更详细的研究。
在整体上,研究的领域的活动明确促成了地点的污染。
致谢
作者感谢土壤科学系技术人员,尼奥大学UYO大学,尼日利亚大学,尼日利亚,为分析工作的帮助。聘请了我们的生物监测仪,由UYO大学,UYO大学,尼日利亚大学,尼日利亚克拉巴州的亚历斯议员博士议员博德奥·奥特议员博士提供。最后,我们感谢匿名评论者和编辑的宝贵贡献。
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