基于pH分段土壤中镉对水稻毒性的生态风险阈值(HCx)研究
批准号:
41271490
项目类别:
面上项目
资助金额:
75.0 万元
负责人:
陈世宝
依托单位:
学科分类:
生态毒理学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
金轲、武淑霞、张怀志、王萌、林蕾、魏威、王红
中文摘要
土壤镉(Cd)污染对水稻的生态风险受关注已久,然而现行的土壤环境质量标准已难以对不同土壤类型水稻Cd污染进行有效控制。本项目拟通过剂量-效应关系Log-logistic分布模型的应用、物种敏感度分布(SSD)的构建以及土壤中Cd预测无效应浓度(PNEC)的测定等最新环境风险评价方法,研究基于不同pH分段土壤中Cd的水稻毒性生态风险阈值(HCx,x=5,10)。主要内容包括1)不同品种水稻对土壤中Cd吸收、转运的剂量-效应关系;2)基于籽粒Cd含量的不同水稻对土壤中Cd毒性反应的敏感度分布特征;3)水稻Cd的吸收与主要土壤性质(pH,OC,CEC)间的量化关系与归趋化模型;4)不同水稻Cd毒性有效数据的归一化处理及数据库构建;5)预测无效应浓度(PNEC)测定及基于不同pH分段土壤中Cd水稻毒性的生态风险阈值及其验证。研究结果将为我国水稻Cd污染的防治及土壤环境质量标准的修订提供科学依据
英文摘要
Considerable efforts had been made on the study of cadmium (Cd) uptake and accumulation by rice varieties and its' ecological risk to human's health in the past decades, however, so far the practice of Cd pollution protection to rice has been becoming very difficult according to the protocol of current environmental quality standard for soils in China. This project will focus on the study of ecological toxicity threshold (i.e. the hazardous concentration of Cd for x% (x=5, 10) of the rice varieties) of Cd to rice varieties with different pH scales in soils using the current log-logistic distribution models for dose-response calculation, species sensitivity distributions (SSD) curves and predicted no effect concentration (PNEC) of Cd in soils etc. The main contents of the project will include 1) the dose-response of Cd toxicity to rice varieties in different soils; 2) the charcateristics of species sensitivity distributions of rice varieties to Cd toxicity stress in soils; 3) the quantification of Cd accumulation by rice species and its' couple relationship with the basic soil properties such as the pH valves, organic matter (OC) and cation exchange capacity (CEC) etc; 4) the normalization of effected concentration (ECx) of Cd toxicity to rice varieties with different soil properties and database foundation of Cd toxicity to rice varieties in soils and 5) the determination of predicted no effect concentration (PNEC) of Cd toxicity to rice varieties, the determination of ecological toxicity threshold of Cd for x% (x=5, 10) of the rice species with different pH scales in soils and its validation under field conditions. The results will help to protect Cd pollution of rice greatly and provide vital database for the revision of the current environmental quality standard for soils in China.
项目以土壤中Cd对不同品种水稻毒性的剂量-效应关系和主要影响因子为切入点,利用Log-logistic 分布模型、物种敏感度分布(SSD)的构建以及土壤中Cd 预测无效应浓度(PNEC)的测定等生态风险评价方法,研究土壤中Cd对水稻生态风险浓度阈值(HCx)及其与主要土壤性质之间的量化关系,推导出了基于不同pH分段土壤中Cd对水稻毒性的风险阈值,主要结果:.1).不同性质土壤中外源Cd的老化动力学过程研究表明,土壤中Cd的老化特征表现为有效态Cd在30-60天内快速降低,随后变化减缓;随着老化时间的增加,水稻Cd毒性明显降低,不同性质土壤Cd的老化因子为0.97-2.85;基于土壤性质的水稻Cd老化因子预测模型为准确评价污染土壤中Cd的风险及毒理数据归一化提供了依据;.2).土壤Cd胁迫对不同水稻生长毒性研究表明,不同水稻品种对Cd吸收存在很大差异;低Cd条件下多数水稻品种均表现出低剂量刺激效应。土壤中Cd对不同水稻毒害的半抑制浓度(EC50, mg•kg-1)变化差异明显,最大相差14倍;.3).对不同Cd敏感性水稻根部对Cd吸收、累积机理研究表明,不同水稻籽粒对土壤Cd的富集系数(BCF)与根细胞壁组成相关。耐Cd水稻品种根细胞壁中的Cd主要吸附在半纤维素中,半纤维素是水稻根细胞壁固定Cd的重要部位;.4).基于籽粒Cd吸收研究表明, 20个不同品种水稻的根、茎叶、籽粒中Cd浓度存在显著的差异,籽粒中Cd浓度最大相差3.92倍;Cd的根-籽粒的转运系数在不同品种间存在显著差异;基于土壤中Cd浓度与土壤性质可以较好预测不同土壤中水稻籽粒Cd浓度;.5).利用不同水稻对Cd吸收的物种敏感度分布(SSD) 特征,构建了我国四种典型情景下土壤中Cd风险阈值,推导出了基于土壤中Cd总量的水稻籽粒Cd预测无效应浓度值(PNEC)的连续性预测模型(PNECtotal=10(0.144pH+0.065OC-1.445)+Cb),对模型的预测结果进行了田间验证;得出了基于不同pH土壤中Cd的标准值分别为:pH<5.5(0.28mg.kg-1)、pH5.5-6.5(0.38mg.kg-1)、pH6.5-7.5(0.50mg.kg-1)、pH>7.5(0.67mg.kg-1),结果为我国水稻Cd 污染防治及土壤环境质量标准修订提供科学依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
农业环境科学学报
影响因子:
--
作者:
[宋文恩, 陈世宝]
通讯作者:
陈世宝
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
中国农业科学
影响因子:
--
作者:
[孙聪, 陈世宝]
通讯作者:
陈世宝
Variation of Cd concentration in various rice cultivars and derivation of cadmium toxicity thresholds for paddy soil by species-sensitivity distribution
不同水稻品种镉浓度的变化及按物种敏感性分布推导水稻土镉毒性阈值
DOI:
10.1016/s2095-3119(14)60926-6
发表时间:
2015-01-01
期刊:
JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE
影响因子:
4.8
作者:
[Song Wen-en, Chen Shi-bao, Liu Bin]
通讯作者:
Liu Bin
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
中国农业科学
影响因子:
--
作者:
[宋文恩, 陈世宝]
通讯作者:
陈世宝
Subcellular Cd accumulation characteristic in root cell wall of rice cultivars with different sensitivities to Cd stress in soil
不同土壤Cd胁迫敏感性水稻品种根细胞壁亚细胞Cd积累特征
DOI:
10.1016/s2095-3119(15)61227-8
发表时间:
2016-01-01
期刊:
JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE
影响因子:
4.8
作者:
[Liu Bin, Chen Lie, Ma Yi-bing]
通讯作者:
Ma Yi-bing
共 7 条
Zn2+同晶置换对针铁矿-Cd界面反应及水稻土Cd有效性的影响
-
批准号:42477028
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:47.00万元
-
批准年份:2024
-
负责人:陈世宝
-
依托单位:
非稳态pe+pH稻田土壤中水铁矿相变对Cd有效性影响机制
-
批准号:--
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:56万元
-
批准年份:2021
-
负责人:陈世宝
-
依托单位:
非稳态pe+pH水稻土中硫对镉形态与有效性的影响机理
-
批准号:41877387
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:61.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:陈世宝
-
依托单位:
土壤中锌的形态对生物毒性的影响、生物配体模型与田间验证
-
批准号:21077131
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:34.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:陈世宝
-
依托单位:
国内基金
海外基金