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《水_沉积物和土壤中重金属生物有效性_毒性的生物配体模型研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第45卷第3期土壤学报Vol145,No132008年5月ACTAPEDOLOGICASINICAMay,2008水、沉积物和土壤中重金属生物有效性/毒性的3生物配体模型研究进展1,21•1,21罗小三周东美李连祯陈怀满(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京210008)(2中国科学院研究生院,北京100049)摘要重金属以多种化学形态存在于环境介质中,仅根据环境中重金属元素总量已不能对其生物效应进行良好预测,因此在制定重金属环境质量标准和进行环境风险评价时,明确考
2、虑其生物有效性逐渐受到重视。水体重金属的生物有效性和毒性很早就被认识到是水化学性质的函数,并形成了一些机理描述模型,如自由离子活度模型(FIAM)、鱼鳃点位交互作用模型(GSIM)和生物配体模型(BLM)。BLM在FIAM和GSIM的基础上,同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物有效性/毒性,并被用于水质金属基准的制定。本文对BLM在水环境中的概念模型、发展状况及软件应用做了全面介绍,并对BLM在沉积物和陆地环境中的拓展
3、作了综述,重点介绍了针对植物、土壤动物和微生物的陆地生物配体模型(t2BLM),提出了土壤重金属t2BLM的概念模型并对其构建方法学等进行了探讨。联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t2BLM,将提供一个环境风险评价和制定更合理土壤环境质量标准的新工具。关键词生物配体模型(BLM);重金属;生物有效性;毒性预测;环境标准;风险评价中图分类号X13;R99416文献标识码A重金属离子的生态效应,主要取决于其生物有(FreeIonActivityModel,FIAM)、鱼鳃点位交互作用效性
4、和毒性,而重金属以多种化学形态存在于环境模型(GillSurfaceInteractionModel,GSIM)和生物配[14]介质中,如自由水合离子、与各种天然配体形成的络体模型(BioticLigandModel,BLM)。早期Morel建合物、吸附于颗粒和胶体表面等,这都将显著影响其立了自由离子活度模型(FIAM),提出只有自由金属生物有效性,因而仅根据重金属总量已不能对其生离子才能与细胞表面点位键合而跨过细胞膜对生物[1～5]态效应进行良好预测。然而,目前绝大多数国产生毒性,其他形态的金属则
5、可以通过解离释放出[15]家的重金属环境质量标准和风险评价程序还是基于自由离子。同时,Pagenkopf提出鱼鳃点位交互作环境中重金属的总浓度而非实际暴露浓度来衡量,用模型(GSIM),认为对鱼的毒性是由于金属阳离子也忽略了不同环境介质的性质差异,在很多场合其与鱼鳃上有限数量带负电荷的“交互作用点位”的结[6,7]2+2++局限性逐渐暴露出来。因此,在制定水、沉积物合,且阳离子(Ca、Mg、H)参与竞争。FIAM和和土壤的重金属环境质量标准时,明确其生物有效GSIM均假定了化学平衡,毒性响应程度均被
6、认为与[8,9]性的重要性逐渐得到认同。受活性金属形态影响的生物体关键点位所占的份数在过去的几十年间,科学家积累了大量水环境有关。在这两个模型的基础上,国际铜业协会将金中金属形态与其生物有效性或毒性关系的结果,认属的化学形态及阳离子竞争的保护效应联合用于水识到金属的生物有效性和毒性是水化学性质的函体金属生物有效性和毒性的预测,提出了生物配体[10,11][16～19]数,并在此基础上提出了一系列描述金属毒性模型(BLM)。[12,13]的机理模型,代表性的有自由离子活度模型3中国科学院创新团队国际合
7、作伙伴计划项目(CXTD-Z2005-04)和国家自然科学基金项目(40671095)资助•通讯作者,E2mail:dmzhou@issas.ac.cn作者简介:罗小三(1982～),男,江西吉安人,博士研究生,主要从事重金属的土壤环境化学及生态毒理研究。E2mail:xsluo82@gmail.com收稿日期:2007-01-17;收到修改稿日期:2007-05-16©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsr
8、eserved.http://www.cnki.net536土壤学报45卷形态模型CHESS。通过将BL纳入一个包含金属络1水体生物配体模型(AquaticBLM,合的化学平衡框架,自由金属离子浓度和毒性的关a2BLM)系仍然是BLM的内在特征。此外,BLM也包含了与2+BL相互作用而减轻金属毒性的其他阳离子如Ca111BLM的概念模型的竞争效应,硬度增大对金属毒性的降低主要原因[17]基于类似GSIM的概念模型,金属毒性被模拟就在于此。BLM的基本概念如图1,总之,
