一种评价土壤中化学物质生态毒性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土壤污染监测与控制技术领域，涉及一种用于鉴定化学物质在土壤中毒性效应的方法，具体来说是利用东洋棘跳(Onychiurus yodai)个体和种群水平指标来鉴定化学物质在土壤中的毒性效应。
【背景技术】
[0002]土壤受到污染之后，生物多样性、物质循环和水循环(包括水质和水循环过程)等也就必然受到相应的影响。化学物质在土壤中的累积与储存，在一定时间内有时并不表现出它的危害，但当累积储存量超过土壤或沉积物承受能力的限度，即超过其负载容量时，或者气候、土地利用方式发生改变时，该化学物质就会活化并导致严重灾害。
[0003]自20世纪初以来，镉(Cd)及其化合物广泛用于制造镍镉电池、颜料、合金，也可以用于电镀及塑料制品中的稳定剂。镉的产量及用途在不断增加，据统计全世界每年向环境中释放的镉达30000吨左右，其中82-94%的镉会进入到土壤中。近年来在我国由镉等重金属引起的土壤污染问题已有较多报道，科学研究证实，土壤中镉超标，可能对农作物和人体都带来危害。
[0004]化学物质的生态毒性测试是开展土壤污染监测与控制的关键环节。土壤跳虫(弹尾纲)中一些种类表现出对某些化学物质的敏感性，其在土壤污染生态风险评估中得到越来越多的重视。然而，尽管土壤跳虫在陆地生态系统中分布广泛，但不同地区的土壤中仍然栖息着特定的土著物种，而使用本地物种进行生态风险评估可以显著提高评估的可靠性和生态相关性。因此，中国本土需要找到可实际应用于本地土壤评估的土著物种，并加以筛选使其成为指示物种。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种评价土壤中化学物质生态毒性的方法。
[0006]在本发明的第一方面，提供一种评价待测样品中是否存在重金属污染的方法，以东洋棘跳(Onychiurus yodai)作为指示物种，包括:在待测样品中培养同龄化的东洋棘跳，收集培养至虫龄59-61天的成虫及其在培养期间繁殖并生长至24-26天幼虫，观察其体长，如其体长显著减小(在统计学上减小)，则该待测样品中存在重金属污染。
[0007]在一个优选例中，所述的方法还包括:将东洋棘跳同龄个体分成试验组和空白对照组，将试验组培养于待测样品中，将空白对照组培养于已知不含重金属的样品中，观察试验组中东洋棘跳的体长；如待测样品中东洋棘跳的体长与空白对照相比在统计学上显著性减小，则该待测样品中存在重金属污染。
[0008]在另一优选例中，用于所述方法的东洋棘跳的数目大于10头，更佳地大于15头。
[0009]在另一优选例中，用于所述方法的东洋棘跳中，雌雄虫比例为2:1。
[0010]在另一优选例中，培养温度为20±2°C (更佳地20±1°C );空气湿度为75 ± 10% (较佳地 75 ± 5%)。
[0011]在另一优选例中，一天中，光照时间12小时，光照强度为600LUX ;黑暗时间12小时。
[0012]在另一优选例中，培养过程中，东洋棘跳喂食酵母(如面包干酵母或啤酒干酵母)和水。
[0013]在另一优选例中，收集获得的成虫或幼虫，烘虫1-3天，测定成虫或幼虫的体长。
[0014]在另一优选例中，所述的重金属是镉。
[0015]在另一优选例中，所述的待测样品是土壤。
[0016]在另一优选例中，对照组和试验组的样本pH值相同。除了重金属的有无之外，样本的其它属性相同。
[0017]在另一优选例中，所收集的同龄化的东洋棘跳的虫龄小于24天。
[0018]在本发明的另一方面，提供东洋棘跳的用途，用于通过测量其体长变化评价待测样品中是否存在重金属污染。
[0019]在本发明的另一方面，提供一种评价待测样品中是否存在重金属污染的试剂盒，所述的试剂盒中包括:
[0020]东洋棘跳；较佳地为同龄化的东洋棘跳；和/或
[0021]测量昆虫体长的仪器。
[0022]本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
【附图说明】
[0023]图1、东洋棘跳(弹尾纲)生物学现象。
[0024]A:雄性东洋棘跳(右)和雌性东洋棘跳(左)；b:正在产卵的东洋棘跳；
[0025]C:正在取食坏死虫卵的东洋棘跳；d:正在取食蜕皮的东洋棘跳。
[0026]图2、东洋棘跳成虫存活数。小圈代表:在空白对照组或试验组某Cd浓度处理下，每个重复样品中存活下来的成虫数量(个数)，也即一个培养罐中存活下来的成虫个数。共4个重复样品，
[0027]图3、东洋棘跳繁殖数。小圈代表:在空白对照组或试验组某Cd浓度处理下，每个重复样品中由成虫繁殖出来的幼虫数量(个数)。
[0028]图4、东洋棘跳成虫体长。小圈代表:在空白对照组或试验组某Cd浓度处理下的所有4个重复样品中，每个成虫个体的长度。
[0029]图5、东洋棘跳幼虫体长。小圈代表:在空白对照组或试验组某Cd浓度处理下，在所有4个重复样品中随机选取半数以上的幼虫中，每幼虫个体的长度。
【具体实施方式】
[0030]鉴于镉等重金属会引起严重的土壤污染问题，本发明揭示了一种利用东洋棘跳(Onychiurus yodai)指示土壤中化学物质生态毒性的检测方法。本发明人根据东洋棘跳的生物学特性和生活史特征，设计了单物种生态毒性测试的方法，利用东洋棘跳个体水平和种群水平的变化快速有效地检测土壤中化学物质的生态毒性。
[0031]东洋棘跳Onychiurus yodai (Yosii, 1966)(弹尾纲)是在中国,特别是华东地区农田土壤中分布最广泛的种类之一。0.yodai 土栖，没有弹跳能力。东洋棘跳生物学现象如图1。东洋棘跳喜欢PH为6-8的生活环境，低pH会显著影响它的趋向性、活力和存活率。东洋棘跳是中国的优势种，其体长与重金属的相关性至今没有任何研究报道。
[0032]本发明的方法中，较佳地，同时设置东洋棘跳的试验组(待测样品)和空白对照组(已知不含重金属的同属性样本)，在相同的条件下培养。从而可以方便地检测到东洋棘跳的体长变化。
[0033]本发明确定了中国华东地区农田土壤中土壤跳虫(弹尾纲)的优势物种，建立了适宜的室内培养环境。较佳地，培养温度为20±2°C (更佳地20±1°C);空气湿度为75±10%(较佳地75±5%)。较佳地，一天中，光照时间12小时，光照强度为600Lux ;黑暗时间12小时。从而应用该优势物种的生物学特征和生活史特征进行化学物质在土壤中生态毒性效应的检验测试。
[0034]作为本发明的优选方式，在培养期间，以酵母喂食5?7次，并添加适量蒸馏水；较佳地，每7天补充I次去离子水和I次酵母。培养到特定的虫龄后，使用小节肢类土壤动物定量收集箱烘虫，收集成虫和幼虫，使用土壤弹尾目动物测量计数装置测定成虫和幼虫数量以及成虫和幼虫体长。
[0035]作为本发明的优选方式，收集的同步化东洋棘跳虫龄需24?26天。更优选地，收集的东洋棘跳数量雌雄虫比例为2:1。
[0036]作为本发明的优选方式，所述实验体系放置在容器中进行试验，例如所述容器为55mm高、55mm内径、5mm壁厚的有机玻璃环加密封底，并加密封盖。
[0037]在本发明的实施例中，本发明人使用实地野外采集培养的东洋棘跳，根据前期观察记录的东洋棘跳生活史，设计生态毒性测试方法，将东洋棘跳作为指示生物，收集同步化24?26天的东洋棘跳，雌虫10头，雄虫5头，转移入实验体系中，培养35天，期间以酵母喂食5?7次，并添加适量蒸馏水，用高温高梯度烘虫设备烘虫2天，收集成虫和幼虫。以期了解重金属镉对东洋棘跳生态毒性效应，进一步确定东洋棘跳生态毒性测试方法的可靠性。本发明的结果表明，东洋棘跳对重金属(特别是镉)有响应，成虫体长和幼虫体长为敏感指标，其中幼虫体长为最敏感指标。
[0038]本发明的技术方案的有益效果在于:
[0039]本发明开发了一种基于土著物种东洋棘跳的评价土壤中化学物质生态毒性的检测方法，可以显著提高评估的可靠性和生态相关性。并且该检测方法直接作用于生态受体，灵敏准确，成本低廉，适用范围广，便于应用。
[0040]本发明应用的东洋棘跳比较容易饲养，适合在室内实验中使用，便于建立良好的室内培养环境。
[0041]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
[0042]1.实验材料与方法
[0043]2.1实验材料与仪器
[0044]2.1.1 土壤
[0045]使用人工配制的土壤，该人工土壤成分主要是10%(w/w)的黑泥炭、20%(w/w)的高岭土和70%(w/w)的工业砂(〈40目)，将三种成分搅拌均匀，即为OE⑶标准人工土壤。
[0046]2.1.2 培养基
[0047]人工配制获得，称取160g石膏粉和20g活性炭，搅拌均匀，然后快速加入130-140ml的蒸馏水，再充分搅拌，然后均分到新培养皿中，保证