王巍然，林祥龍，趙龍，張家樂(lè)，樊文華*，侯紅*

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山西 太谷030801；2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012；3.陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，西安710000）

鋅（Zn）是較為常見(jiàn)的一種重金屬，其在現(xiàn)代工業(yè)中被普遍使用在電池制造、電鍍等領(lǐng)域。Zn在生物的生命活動(dòng)中起著極其重要的作用，是許多生物必需的微量元素之一。但過(guò)量的Zn對(duì)生物有一定危害，長(zhǎng)期接觸或攝入大量的Zn可引發(fā)慢性中毒[1]。隨著城市化進(jìn)程的加快以及采礦冶煉、污泥傾倒、電子廢棄物拆解等人類(lèi)工業(yè)化活動(dòng)的加劇，重金屬嚴(yán)重污染環(huán)境的狀況愈發(fā)嚴(yán)峻。Zn已被列為8種重金屬污染物之一，其點(diǎn)位超標(biāo)率為0.9%，是我國(guó)常見(jiàn)的工業(yè)污染物。

建立重金屬毒性閾值預(yù)測(cè)模型的關(guān)鍵在于探究不同土壤理化性質(zhì)對(duì)重金屬毒性閾值的影響。研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度、土壤粒度和晶質(zhì)/非晶質(zhì)鐵錳鋁等均是影響重金屬毒性閾值常見(jiàn)的關(guān)鍵因子[2]。有學(xué)者[3-5]對(duì)我國(guó)不同土壤中Zn 對(duì)植物（大麥、西紅柿和小白菜）、無(wú)脊椎動(dòng)物（Opisthopora 蚯蚓）和微生物（基質(zhì)誘導(dǎo)硝化）毒性閾值進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)土壤理化性質(zhì)是影響Zn毒性閾值的關(guān)鍵因素。一些外國(guó)學(xué)者開(kāi)展了關(guān)于Zn 對(duì)土壤跳蟲(chóng)毒性閾值的研究[6-9]，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型土壤中有機(jī)質(zhì)含量差異和礦物類(lèi)型理化性質(zhì)的差異對(duì)Zn毒性閾值影響很大。

跳蟲(chóng)是土壤中的優(yōu)勢(shì)物種。作為一種典型的土壤無(wú)脊椎動(dòng)物，跳蟲(chóng)具有品種極豐富、數(shù)量極龐大、分布極廣泛等特點(diǎn)，是土壤中分解有機(jī)質(zhì)、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)的重要一環(huán)[10-11]。白符跳（Folsomia candida）作為跳蟲(chóng)的一種，其繁殖快、生長(zhǎng)周期短，在污染土壤中的暴露途徑可指示土壤環(huán)境的質(zhì)量，是重要的指示性生物之一，已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）規(guī)定為毒性實(shí)驗(yàn)的模式生物[12]。白符跳蟲(chóng)對(duì)土壤中的毒害物質(zhì)敏感性很高，如白符跳對(duì)某些化學(xué)污染物的敏感度是奇跳的10 倍[13]。Buch 等[14]研究發(fā)現(xiàn)土壤外源添加重金屬汞對(duì)白符跳繁殖的EC50值為3.32 mg·kg-1，而影響節(jié)跳（Proisotoma minuta）繁殖的EC50值為4.43 mg·kg-1。

目前國(guó)內(nèi)有關(guān)Zn 對(duì)跳蟲(chóng)毒性閾值的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究以ISO 標(biāo)準(zhǔn)方法指南[12]為指導(dǎo)，選用我國(guó)20 種具有一定代表性的土壤作為供試土壤，選取白符跳蟲(chóng)個(gè)體水平的死亡率和繁殖數(shù)量為試驗(yàn)終點(diǎn)，以外源添加不同濃度Zn作為染毒方式，研究白符跳的毒性閾值，并建立基于土壤理化性質(zhì)的毒性預(yù)測(cè)模型。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤為全國(guó)范圍內(nèi)20 種理化性質(zhì)各異的土壤（0～20 cm），采集的土壤經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干、剔除植物根系及石塊后，分別過(guò)篩，以滿足測(cè)試?yán)砘再|(zhì)的不同粒徑。土壤pH的測(cè)定參照NY/T 1377—2007：風(fēng)干土壤過(guò)2 mm 篩，采用土水比1∶2.5 電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量：風(fēng)干土過(guò)100 目篩，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定[15]；w（CaCO3）：風(fēng)干土過(guò)0.25mm 篩，采用中和滴 定 法 測(cè) 定[15]；w（Fe總）、w（Mn總）、w（Al總）和w（Zn背景）：經(jīng)濕式消解法（HCl-HNO3-HF-H2O2）前處理后測(cè)定；w（Fe非晶質(zhì)）、w（Mn非晶質(zhì)）和w（Al非晶質(zhì)）：風(fēng)干土過(guò)0.25 mm 篩，采用草酸-草酸銨浸提-氟化鉀取代EDTA 容量法測(cè)定[15]；陽(yáng)離子交換量（CEC）：風(fēng)干土過(guò)2 mm 篩，采用三氯化六氨合鈷浸提－分光光度法測(cè)定[16]；土壤中w（黏粒）：風(fēng)干土過(guò)1 mm篩孔，采用吸管法測(cè)定[17]。w（Zn背景）范圍為60.21～109.26 mg·kg-1，20種受試土壤均不受Zn 的污染；土壤pH 變化范圍為3.30～8.89，w（OM）為4.31～65.73 g·kg-1，w（Fe非晶質(zhì)）、w（Mn非晶質(zhì)）和w（Al非晶質(zhì)）差異較大。20 種受試土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 供試白符跳

白符跳蟲(chóng)需要在進(jìn)行毒性試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室中持續(xù)不斷地培養(yǎng)和使用，以保證供試生物狀態(tài)的穩(wěn)定。白符跳在特制的80 mm×13 mm 透明培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，其底部填充厚度為0.3～0.5 cm 的培養(yǎng)基（凝固的活性炭與石膏，配比為1∶9）。添加活性炭的作用是吸收廢氣和部分排泄物，同時(shí)便于在黑色的背景下觀察淺色的跳蟲(chóng)個(gè)體。此外，制作好的培養(yǎng)基的表面用刀劃上刻痕，以便于成年跳蟲(chóng)產(chǎn)卵[11]。適量添加干酵母粒（購(gòu)自安琪公司）作為白符跳的食物。跳蟲(chóng)培養(yǎng)溫度為（20±1）℃，故使用人工氣候箱（寧波賽福實(shí)驗(yàn)儀器-智能生化培養(yǎng)箱SPX-450）控制，雖然跳蟲(chóng)不具備感受光照的外部器官，但是研究表明在跳蟲(chóng)內(nèi)部具有光感受器[3]，故設(shè)置16 h∶8 h 光暗循環(huán)（光照強(qiáng)度400～800 lx）。氣候箱濕度控制在75%左右，每隔3 d 為培養(yǎng)基補(bǔ)充適量去離子水保持培養(yǎng)基表面濕潤(rùn)適宜跳蟲(chóng)生存，同時(shí)每隔1～2 d 補(bǔ)充適量食物。在培養(yǎng)過(guò)程中及時(shí)清除培養(yǎng)基表面雜質(zhì)，保持培養(yǎng)基表面處于清潔且濕潤(rùn)的狀態(tài)。培養(yǎng)期間每隔2 個(gè)月更換一次培養(yǎng)基，以利于白符跳蟲(chóng)產(chǎn)卵繁殖。

表1 20種受試土壤的基本理化性質(zhì)Table 1 The basic physicochemical properties of tested soils

1.3 供試白符跳同齡化培養(yǎng)

正式的毒性試驗(yàn)需避免白符跳蟲(chóng)齡差異和個(gè)體大小差異對(duì)試驗(yàn)的干擾。跳蟲(chóng)的同齡化培養(yǎng)[18]：將適當(dāng)大小且較活躍的白符跳成蟲(chóng)轉(zhuǎn)移至新的培養(yǎng)皿，加入少量干酵母，培養(yǎng)條件同1.2。經(jīng)過(guò)2～3 d 后，觀察到白符跳在新制培養(yǎng)基表面產(chǎn)卵并有幼蟲(chóng)孵化出后，添加少量食物，待幼蟲(chóng)數(shù)量較多時(shí)移走成蟲(chóng)，繼續(xù)培養(yǎng)7～9 d，得到可用于正式毒理試驗(yàn)的10～12 d的白符跳，這些跳蟲(chóng)即可認(rèn)定為是同齡化后個(gè)體大小差異較小，年齡相同的跳蟲(chóng)個(gè)體。

1.4 土壤外源Zn添加

土壤中外源Zn 以ZnCl2水溶液噴施的方式添加，w（Zn外源）濃度設(shè)置為100、200、400、800、1 600、3 200 mg·kg-1，空白對(duì)照組只添加去離子水，每個(gè)處理用土200 g。土壤與ZnCl2水溶液充分混勻后，將土壤水分調(diào)節(jié)到最大可持水量的55%～60%，然后將土壤置于半封口狀態(tài)的自封袋中穩(wěn)定7 d，期間通過(guò)稱質(zhì)量的方法添加去離子水以保持土壤濕度的穩(wěn)定。

1.5 白符跳毒性試驗(yàn)

稱取25～30 g 外源添加Zn 后的濕潤(rùn)土壤，向其中加入10只同齡化培養(yǎng)后的白符跳蟲(chóng)和適量干酵母，旋緊上蓋后培養(yǎng)28 d，培養(yǎng)條件同1.2。由于前期跳蟲(chóng)個(gè)體較小，攝食量低且密閉恒溫環(huán)境中容易導(dǎo)致食物發(fā)霉，故第1～2 周添加的食物量較少，之后每2 d 添加1次食物，添加量視Zn濃度增加而遞減。并通過(guò)稱質(zhì)量的方法補(bǔ)充少量去離子水以維持土壤濕度。經(jīng)過(guò)28 d培養(yǎng)試驗(yàn)后，將有機(jī)玻璃杯中所有內(nèi)容物傾倒于250 mL 的燒杯中，并在燒杯中加入150 mL 自來(lái)水和幾滴黑藍(lán)色墨水（白符跳蟲(chóng)體色偏淺色，當(dāng)土壤溶液顏色較淺時(shí)不易區(qū)分觀察），用玻璃棒由下至上翻攪土壤懸濁液，由于存活的白符跳個(gè)體表面會(huì)分泌油脂類(lèi)物質(zhì)，使其可以漂浮于水面之上，所以攪拌后靜置1～2 min，待存活成蟲(chóng)和幼蟲(chóng)浮到水面后拍照保存，并對(duì)數(shù)碼照片編號(hào)，利用Image J軟件[19]對(duì)白符跳存活和繁殖數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.6 土壤中有效態(tài)鋅的測(cè)定

w（ZnCa）表示利用CaCl2溶液提取的有效態(tài)Zn 含量，分析測(cè)定方法參考Bur 等[20]，稱?。?.000±0.005）g過(guò)0.25 mm 篩的土壤樣品于50 mL 塑料離心管中，加入20 mL 0.01 mol·L-1的CaCl2溶液，恒溫水浴振蕩器（豪誠(chéng)實(shí)驗(yàn)儀器SHZ-28A）水浴振蕩2 h 后（25 ℃，200 r·min-1），使用離心機(jī)（湘儀TDZ5-WS）離心10 min（3 000 r·min-1）。將上清液用一次性注射器吸出并通過(guò)醋酸纖維濾膜（0.45 μm）過(guò)濾后，稀硝酸稀釋?zhuān)捎肐CP-MS（安捷倫科技有限公司Agilent 7500cx）測(cè)定濾液中w（ZnCa）。

w（Zn總）表示利用消解土壤的方式測(cè)定的Zn 總量：參考王北洪等[21]的方法，用電子天平準(zhǔn)確稱取土壤樣品0.150 0 g，置于密封高壓消解罐中。向其中加入5 mL 硝酸、2 mL 過(guò)氧化氫、2 mL 氫氟酸，搖勻。將消解罐安裝好，放入烘箱中，在150～160 ℃下密閉消解平衡9 h，樣品消解完成之后，待消解罐溫度降至室溫時(shí)開(kāi)啟。將內(nèi)罐取出，利用電熱板趕酸。趕酸完畢后用0.5%硝酸溶液轉(zhuǎn)移至10 mL 刻度試管中，靜置待溶液澄清后采用ICP-MS（安捷倫科技有限公司Agilent 7500cx）測(cè)定溶液中w（Zn總），采用國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW-07427）作為試驗(yàn)過(guò)程中的質(zhì)控。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

Zn對(duì)白符跳繁殖的EC50的推導(dǎo)公式：

式中：y為各個(gè)不同處理濃度所對(duì)應(yīng)的繁殖數(shù)量，只；x為測(cè)得的Zn總量或有效態(tài)Zn含量，mg·kg-1；a為對(duì)照組中繁殖的白符跳幼蟲(chóng)數(shù)量；x0為EC50值，mg·kg-1；b為方程擬合過(guò)程中所產(chǎn)生的斜率參數(shù)。

Zn對(duì)白符跳存活的LC50的推導(dǎo)公式：

式中：y 為各個(gè)不同處理濃度所對(duì)應(yīng)的成蟲(chóng)存活數(shù)量，只；x為測(cè)得的Zn總量或有效態(tài)Zn含量，mg·kg-1；c 為對(duì)照組中白符跳蟲(chóng)成蟲(chóng)存活數(shù)量；x1為L(zhǎng)C50值，mg·kg-1；d為方程擬合過(guò)程中所產(chǎn)生的斜率參數(shù)。

方程的擬合利用SigmaPlot 軟件進(jìn)行，不同土壤理化性質(zhì)與Zn毒性閾值間的相關(guān)關(guān)系利用皮爾遜相關(guān)性分析確定，相關(guān)性分析利用IBM SPSS Statistics 26軟件確定?；谕寥览砘再|(zhì)的Zn對(duì)白符跳毒性閾值的毒性預(yù)測(cè)模型利用多元逐步回歸分析方法建立，采用OriginPro 2019 和Excel 2019 軟件進(jìn)行所有的圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 Zn對(duì)白符跳毒性效應(yīng)和閾值的差異

對(duì)試驗(yàn)后存活成蟲(chóng)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)土壤中白符跳成蟲(chóng)存活數(shù)量無(wú)顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系，且未出現(xiàn)隨w（Zn總）升高而減少的現(xiàn)象，僅有江西紅壤、安徽黃棕壤、江蘇水稻土、海南磚紅壤等酸性土壤在最高添加濃度附近白符跳成蟲(chóng)的存活與對(duì)照組相比受到顯著影響。雖然在培養(yǎng)28 d 后白符跳成蟲(chóng)的整體存活率超過(guò)60%，但是由于數(shù)據(jù)之間變異性較大，且成蟲(chóng)存活數(shù)量無(wú)明顯變化規(guī)律，未呈現(xiàn)出顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系，其結(jié)果在此不作展示。

不同土壤中Zn 對(duì)白符跳毒性效應(yīng)差異見(jiàn)圖1。計(jì)算得出基于w（Zn外源）實(shí)測(cè)值推導(dǎo)的Zn 對(duì)白符跳繁殖的EC50值的變化為56～711 mg·kg-1，最大值為最小值的12.5 倍（表2）。對(duì)比不同土壤中Zn 對(duì)白符跳毒性效應(yīng)差異發(fā)現(xiàn)：當(dāng)土壤中w（Zn外源）為0～200 mg·kg-1時(shí)，山東潮土、陜西壚土、吉林黑土以及寧夏灰鈣土中白符跳的繁殖未受到外源添加Zn 的明顯影響，但其余土壤中白符跳繁殖數(shù)已經(jīng)開(kāi)始減少；當(dāng)土壤中w（Zn外源）為200～800 mg·kg-1時(shí)，20 種土壤中幼蟲(chóng)繁殖數(shù)量出現(xiàn)了不同的下降趨勢(shì)：新疆灰漠土、山西栗鈣土、吉林黑土以及湖北水稻土這4種土壤在不同Zn濃度之間白符跳繁殖數(shù)量變化幅度較??；而安徽黃棕壤、江西紅壤以及海南磚紅壤這3 種土壤中白符跳幼蟲(chóng)數(shù)量急劇下降，數(shù)量變化非常明顯。當(dāng)土壤中w（Zn外源）繼續(xù)增大至1 600～3 200 mg·kg-1時(shí)，幾乎所有種類(lèi)的土壤中白符跳幼蟲(chóng)數(shù)量較上一個(gè)濃度范圍顯著減少，在w（Zn外源）達(dá)到3 200 mg·kg-1時(shí)，所有土壤中白符跳幼蟲(chóng)數(shù)量均減少至個(gè)位數(shù)，且存活的幼蟲(chóng)出現(xiàn)應(yīng)激性減弱、活性差等生理活動(dòng)表現(xiàn)。整體而言，經(jīng)過(guò)28 d 的毒性試驗(yàn)后，20 種土壤中白符跳繁殖的幼蟲(chóng)數(shù)量與外源添加Zn的總量之間雖變化趨勢(shì)不同，但具有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。初步推測(cè)產(chǎn)生的不同變化趨勢(shì)主要與土壤之間的不同理化性質(zhì)相關(guān)。

2.2 基于土壤理化性質(zhì)的Zn 對(duì)白符跳繁殖的EC50的預(yù)測(cè)模型

將表2推導(dǎo)的EC50值與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，Zn對(duì)白符跳繁殖的毒性閾值與土壤pH、非晶質(zhì)鋁兩種土壤理化性質(zhì)均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.819（P<0.01）、0.470（P<0.05）。相關(guān)性分析也表明除這兩種土壤理化性質(zhì)外，基于w（Zn總）推導(dǎo)的EC50值與其他理化性質(zhì)間的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。基于此，利用回歸分析建立毒性預(yù)測(cè)模型，在單一因子的模型構(gòu)建過(guò)程中土壤pH 是影響Zn對(duì)白符跳繁殖的EC50的最重要的單一因子，解釋了不同土壤之間EC50值65%的差異。為了提高該模型的預(yù)測(cè)能力，將w（有機(jī)質(zhì)）加入預(yù)測(cè)模型，結(jié)果表明預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)能力明顯提高，兩者可解釋Zn 對(duì)白符跳繁殖的EC50值90.5%的差異。在構(gòu)建毒性預(yù)測(cè)模型的過(guò)程中也嘗試將非晶質(zhì)鋁這一因子引入，但是在建立回歸方程時(shí)發(fā)現(xiàn)非晶質(zhì)鋁并不能更好地對(duì)不同土壤之間EC50值進(jìn)行解釋?；趙（Zn總）推導(dǎo)的EC50值與模型預(yù)測(cè)的EC50值之間相關(guān)性R2達(dá)到了0.935（圖2）。

3 討論

污染物對(duì)生態(tài)受體的毒性閾值大小與選取的評(píng)價(jià)終點(diǎn)有關(guān)[22]。不同評(píng)價(jià)終點(diǎn)對(duì)毒性閾值的影響十分顯著。繁殖和存活是生命體生物周期里最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，故而很多針對(duì)白符跳毒理的研究都以存活率和繁殖率作為有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)[12]。本研究中存活率不能作為評(píng)估Zn 對(duì)白符跳毒性的終點(diǎn)，土壤Zn 對(duì)白符跳繁殖這一測(cè)試終點(diǎn)的影響遠(yuǎn)比存活更加靈敏。白符跳遭遇到外界毒性脅迫后會(huì)優(yōu)先適應(yīng)惡劣環(huán)境，維持自身的存活，在這種情況下不會(huì)進(jìn)行產(chǎn)卵等生命活動(dòng)[23]。也可能是由于成蟲(chóng)彈跳性較強(qiáng)，對(duì)重金屬污染物有本能的趨避效應(yīng)，在培養(yǎng)期間也觀察到有個(gè)別成蟲(chóng)爬至玻璃器皿的壁上以躲避毒性脅迫。而繁殖率的高敏感性可能與重金屬污染物更容易侵入白符跳產(chǎn)在土壤中的蟲(chóng)卵，使得蟲(chóng)卵的正常繁殖受到金屬毒性的影響有關(guān)[24]。

研究發(fā)現(xiàn)，土壤中Zn 的生物有效性受一系列物理化學(xué)性質(zhì)的控制[25]，而Zn 的生物有效性在通常情況下主要與溶液中可交換態(tài)Zn 的含量直接相關(guān)[26]。因此Zn 對(duì)白符跳繁殖的EC50值的差異與不同土壤中w（ZnCa）有關(guān)。陜西壚土、山東潮土、寧夏灰鈣土等偏砂質(zhì)土壤以及一些中性偏堿性土壤中w（ZnCa）較低，而江西紅壤、安徽黃棕壤、海南磚紅壤是最具代表性的酸性土壤，且均為粉質(zhì)偏黏土壤，其w（ZnCa）較高（圖3）；白符跳蟲(chóng)是典型的土壤動(dòng)物，其一系列生命活動(dòng)均與土壤緊密相關(guān)，白符跳的攝食行為處在土壤表層，這不可避免地會(huì)通過(guò)皮層接觸土壤孔隙溶液，此外維持跳蟲(chóng)正常生命活性的水分吸收過(guò)程也與土壤溶液緊密相關(guān)，兩者皆是白符跳非常重要的毒性暴露過(guò)程[27]。在20 種土壤中，根據(jù)w（ZnCa）得出的EC50值較由w（Zn總）得出的EC50值的差異有所減?。ū?），表明有效態(tài)Zn 能對(duì)不同土壤中Zn 對(duì)白符跳繁殖的毒性閾值有更好的解釋能力。這與Lock 等[27]和Smit等[28]有關(guān)Zn 對(duì)白符跳毒性閾值的研究結(jié)論相似。同樣在對(duì)其他金屬的毒性閾值研究中也發(fā)現(xiàn)，提取的有效態(tài)重金屬能解釋部分不同土壤中EC50值的差異：如Lin 等[29]發(fā)現(xiàn)，水提態(tài)As 和Ni 可以解釋部分不同土壤對(duì)白符跳繁殖的EC50的差異；李星等[30]發(fā)現(xiàn)，利用CaCl2提取Cu 的有效態(tài)可較好地預(yù)測(cè)和解釋Cu對(duì)白符跳繁殖EC50值的差異。

表2 基于w（Zn 總）和w（ZnCa）實(shí)測(cè)值推導(dǎo)的Zn對(duì)白符跳繁殖的EC50值Table 2 The EC50 values of Zn for the reproduction of Folsomia candida based on measured total Zn and CaCl2-extracted Zn

表3 基于土壤理化性質(zhì)建立的Zn對(duì)白符跳繁殖的EC50的預(yù)測(cè)模型Table 3 The predicting model of EC50 of Zn for the reproduction of Folsomia candida based on soil properties

本研究構(gòu)建的毒性預(yù)測(cè)模型中，除非晶質(zhì)鋁、pH、w（有機(jī)質(zhì)）外，其他土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤Zn 毒性的貢獻(xiàn)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上均不顯著，所建立的模型P值均大于0.05。其中非晶質(zhì)鋁含量通常被認(rèn)為與土壤吸附能力緊密相關(guān)，更高含量的非晶質(zhì)鋁可以為土壤中重金屬提供更多吸附點(diǎn)位。研究發(fā)現(xiàn)，利用pH 和w（有機(jī)質(zhì)）構(gòu)建的毒性預(yù)測(cè)模型可較好地預(yù)測(cè)Zn 對(duì)微生物（PNR 實(shí)驗(yàn)）、大麥、西紅柿及小白菜生長(zhǎng)的毒性差異[3]，且pH 和w（有機(jī)質(zhì)）也是影響Cu 對(duì)白符跳毒性閾值的重要理化性質(zhì)[31]。當(dāng)pH 較低時(shí)，有效態(tài)Zn 濃度較高，而在高土壤pH條件下，金屬與其他離子的結(jié)合沒(méi)有H+參與競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致Zn2+可沉淀為氫氧化物或者經(jīng)過(guò)絡(luò)合作用可形成Zn2+的絡(luò)離子，從而導(dǎo)致溶解度降低，則Zn 的有效性也隨之降低。土壤溶液中的Zn2+數(shù)量是決定重金屬毒性大小的重要條件，而土壤中富含的不溶性Fe和Al含水氧化物可為重金屬離子提供可吸附的表面點(diǎn)位[32]，這是導(dǎo)致土壤溶液中游離的Zn2+數(shù)量減少的一個(gè)原因，故更多的不溶性Fe 和Al 含水氧化物可以顯著降低生物毒性。此外土壤有機(jī)質(zhì)包含小分子有機(jī)酸、胡敏酸、富里酸等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高分子化合物，本身存在大量的含氧活性功能團(tuán)，可以通過(guò)金屬螯合作用與金屬離子形成絡(luò)合物沉淀產(chǎn)生固定作用（如胡敏酸與金屬離子絡(luò)合生成難溶性沉淀）[33]，土壤對(duì)Zn 的吸附能力極大增強(qiáng)，土壤溶液中Zn2+的濃度大幅降低，即土壤有機(jī)質(zhì)/碳的增加導(dǎo)致Zn 毒性的下降。不同的土壤理化性質(zhì)影響重金屬離子在土壤中的環(huán)境行為，土壤復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為各種絡(luò)合反應(yīng)、吸附反應(yīng)提供了結(jié)合位點(diǎn)，有效降低了游離Zn2+的數(shù)量，同時(shí)也降低了重金屬的生物毒性。

4 結(jié)論

（1）以白符跳的繁殖作為慢性毒性試驗(yàn)的測(cè)試終點(diǎn)較為敏感。

（2）土壤CaCl 提取態(tài)Zn 可解釋不同受試土壤之間的毒性差異。

（3）根據(jù)毒性預(yù)測(cè)模型顯示，影響不同土壤中Zn對(duì)白符跳EC50差異的單一因素是土壤pH，在模型中引入w（有機(jī)質(zhì)）因子后預(yù)測(cè)能力顯著提高。