土壌蓄積係数とDTPA抽出を用いた汚染土壌におけるCu, Cd, Pb, Znのバイオアベイラビリティーに対するミミズ活性の評価

Assessment of earthworm activity on Cu, Cd, Pb and Zn bioavailability in contaminated soils using biota to soil accumulation factor and DTPA extraction.

• Ling Xiao
• Ming-Hui Li
• Jun Dai
• Mikael Motelica-Heino
• Xu-Fei Chen
• Jia-Long Wu
• Lanfeng Zhao
• Kexue Liu
• Chi Zhang

抄録

本研究では、ミミズのBSAF金属を用いて、ミミズの活動が土壌中の金属バイオアベイラビリティに及ぼす影響を調べることを目的としている。本研究では、ミミズのBSAFを用いて、ミミズ活性が土壌中の金属のバイオアベイラビリティに及ぼす影響を調べることを目的としている。ミミズの特性（数、バイオマス、BSAF）、土壌の特性（pH、有機C、N含有量、ミネラル化、微生物量などの成分）、土壌中のDTPA抽出金属量を測定した。培養後、両ミミズのバイオマスと生存数は有意に減少した(P<0.05)。ミミズ組織中のCd, Zn, Pbの蓄積とBSAF金属の蓄積はミミズ種に依存していた。双方向ANOVAによると，BSAF-Pbはミミズの種の違いによる影響を明確に示し，BSAF-Cuはミミズと土壌の相互作用による影響を示した．ミミズは土壌の特性を大きく変化させ，特に鉱化C(C)，溶存N(N)およびpH(P<0.05)について顕著な変化を示した．ミミズの活動はDTPAを増加させ、ZnとCuを抽出し、A. robustusの効果はA. corticisの効果よりも強かった。冗長性分析(RDA)の結果、BSAF-CuとBSAF-Pbはそれぞれ51.9%と51.7%に寄与しており、BSAF-CuとBSAF-Pbの土壌性状及び土壌中の金属バイオアベイラビリティーへの影響は類似していることが明らかになった。また、ミミズと土壌の相互作用を示すBSAF-Cuは、土壌性状および土壌中の金属バイオアベイラビリティーの変化の38.5％および45.1％を占めた。また，ミミズの種の影響を示すBSAF-Pbは，土壌性状と土壌金属のバイオアベイラビリティーの変化の13.3％と6.6％を占めた．その結果、ミミズの活動や土壌との相互作用により土壌性状が変化し、重金属のバイオアベイラビリティが増加する可能性があることが示唆された。その結果、ミミズの活動が土壌中の金属のバイオアベイラビリティーに及ぼす影響を評価し、土壌浄化戦略を立案する上で、BSAFは重要な指標であることが示唆された。

The study aims to investigate effect of earthworm activity on metal bioavailability in soils using their BSAF-metals. Based on a microcosmic laboratory experiment, epigeic species Amynthas corticis (A. corticis) and endogeic species Amynthas robustus (A. robustus) were cultured in two types of soils contaminated by Cd, Zn, Pb and Cu for 120 days. Earthworm characteristics (i.e. numbers, biomass and BSAF), soil properties (i.e. pH, organic C and N contents along with their components such as mineralization and microbial masses) and DTPA extracted metals in soil were determined. After the incubation, the biomass and survival numbers of both earthworm species decreased significantly (P < 0.05). The accumulation of Cd, Zn and Pb in earthworm tissues and BSAF-metals were earthworm species dependent. According to two-way ANOVA, BSAF-Pb clearly showed the effect of different species of earthworms while BSAF-Cu indicated an interactive effect of earthworms and soil type. Earthworms changed soil properties significantly, especially for mineralized C (C), dissolved N (N) and pH (P < 0.05). Earthworm activity increase DTPA extracted Zn and Cu, and the effect of A. robustus were stronger than for A. corticis. Redundancy analysis (RDA) showed that BSAF-Cu and BSAF-Pb contributed for respectively 51.9% and 51.7% of soil properties and DTPA metal changes, indicating that the effects of BSAF-Cu and BSAF-Pb on soil properties and on metal bioavailability in soil were similar. BSAF-Cu, indicating the interactive effect of earthworms and soil, accounted for 38.5% and 45.1% of soil properties and soil metal bioavailability changes. BSAF-Pb, representing the effect of earthworm species, accounted for 13.3% and 6.6% of soil property and soil metal bioavailability variations. Stepwise regression indicated that earthworm might change soil properties through their activities and interactions with soil, and hence increase heavy metal bioavailability. It suggested that BSAF is an important indicator for evaluating the effect of earthworm activity on soil metal bioavailability and designing remediation strategies.

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