楊衛(wèi)誠+黎道洪+保莎+徐海峰

摘要：對貴州省倒馬坎洞和躲兵洞進(jìn)行調(diào)查。對兩個(gè)洞穴的裸灶螽、土壤和水體中重金屬（Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｈｇ和Ａｓ）含量進(jìn)行測定，研究裸灶螽的富集系數(shù)和洞穴土壤重金屬的污染指數(shù)，對生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明，兩洞穴土壤和裸灶螽體內(nèi)Ｃｕ、Ｚｎ含量最高，水體中重金屬含量差異較大。倒馬坎洞中的裸灶螽對水體中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｈｇ的富集系數(shù)大于１ ０００，躲兵洞中的裸灶螽對水體中Ｃｕ、Ｈｇ、Ａｓ的富集系數(shù)大于１ ０００，兩洞穴中的裸灶螽對土壤Ｚｎ的富集系數(shù)大于１。倒馬坎洞土壤中６種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于中等危害水平，且潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大小排列為Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ｚｎ＞Ｃｒ；躲兵洞土壤中６種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于高危害水平，且潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大小排列為Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ｎｉ＞Ｃｒ，其中Ｈｇ是兩洞穴最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

關(guān)鍵詞：裸灶螽；重金屬富集；污染指數(shù)；貴州

中圖分類號： Ｑ９５８．１１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０14）09－2040-05

Enrichment ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ ｉｎ Ｄａｏ Ｍａ－ｋａｎ Ｃａｖｅ ａｎｄ

Ｄｕｏ Ｂｉｎｇ Ｃａｖｅ

ＹＡＮＧ Ｗｅｉ－ｃｈｅｎｇ，ＬＩ Ｄａｏ－ｈｏｎｇ，ＢＡＯ Ｓｈａ，ＸＵ Ｈａｉ－ｆｅｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００１， Guizhou Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｄａｏ Ｍａ－ｋａｎ ｃａｖｅ ａｎｄ Ｄｕｏ Ｂｉｎｇ ｃａｖｅ were investigated． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ （Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｈｇ ａｎｄ Ａｓ） ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ， ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎdｅｘ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ of ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ were ｅｖａｌｕａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｚｎ ａｎｄ Ｃｕ ｈａｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｄｉｆｆｅｒｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎ ｗａｔｅｒ． Ｉｎ Ｄａｏ Ｍａ－ｋａｎ ｃａｖｅ， ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｕ， Ｚｎ ａｎｄ Ｈｇ （ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ） ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ were ｏｖｅｒ １０００. Tｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｕ， Ｈｇ ａｎｄ Ａｓ （ｆｒｏｍ ｗａｔｅｒ） were ｏｖｅｒ １０００ ｉｎ Ｄｕｏ Ｂｉｎｇ ｃａｖｅ． Ｔｈｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｚｎ（ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ） ｉｎ Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ were ｏｖｅｒ １ ｉｎ ｂｏｔｈ ｃａｖｅｓ． Ｉｎ Ｄａｏ Ｍａ－ｋａｎ ｃａｖｅ， ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ of ｔｈｅ ｓｉｘ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｏｉｌ showed ａｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ of Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ｚｎ＞Ｃｒ． Ｉｎ Ｄｕｏ Ｂｉｎｇ ｃａｖｅ， ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ of ｔｈｅ ｓｉｘ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｏｉｌ showed ａ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ of Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ｎｉ＞Ｃｒ． Ｈｇ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｉｎ ｂｏｔｈ ｃａｖｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ； ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ； ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ； Ｇｕｉｚｈｏｕ

重金屬富集會形成環(huán)境污染，通過富集作用由食物鏈傳遞進(jìn)入動(dòng)物體，被食用后進(jìn)入人體，影響人體健康。隨著重金屬對動(dòng)物的毒害問題的日益突出，使洞穴動(dòng)物的生存面臨著前所未有的威脅，特別是洞穴內(nèi)珍稀瀕危物種的生存風(fēng)險(xiǎn)會更大，因此，通過研究洞穴動(dòng)物體內(nèi)重金屬含量及其與土壤和水體的關(guān)系，可以基本了解洞穴土壤和水體及周圍環(huán)境中重金屬污染狀況。關(guān)于洞穴動(dòng)物的形態(tài)分類和多樣性等的研究在國內(nèi)外均有不少報(bào)道［１，２］，對地表動(dòng)物重金屬含量及相關(guān)內(nèi)容的報(bào)道也較多。國外在有關(guān)重金屬對動(dòng)物的毒害方面進(jìn)行了大量的研究［３］，特別是利用蚯蚓作為研究對象，對土壤重金屬污染進(jìn)行研究［４］。而國內(nèi)重金屬污染的主要研究方向是對植物的影響［５～７］，對動(dòng)物的研究集中在環(huán)境指示生物研究方面，如土壤線蟲對環(huán)境污染的指示作用［８］、土壤原生動(dòng)物對環(huán)境污染的生物指示作用研究［９］等。關(guān)于研究喀斯特洞穴動(dòng)物重金屬含量與環(huán)境關(guān)系的內(nèi)容較少，貴州僅有對山嵐橋洞［１０］、屯上洞［１１］、鄭家小洞［１２］和仙人洞［１３］的研究。因此，本研究對貴州倒馬坎洞和躲兵洞洞內(nèi)裸灶螽體內(nèi)重金屬富集與土壤和水體的關(guān)系進(jìn)行研究，旨在為環(huán)保部門保護(hù)洞穴動(dòng)物和對洞穴土壤污染監(jiān)測提供參考數(shù)據(jù)，對合理開發(fā)利用洞穴資源提供科學(xué)依據(jù)，對探討和確保洞穴水流域發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)作物凈化及人體健康均有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。

１環(huán)境概況

倒馬坎洞位于貴州省務(wù)川縣豐樂鎮(zhèn)廟壩村，屬未開發(fā)洞穴，洞口開于半山腰上，東經(jīng)１０７°５０′３７．０１″，北緯２８°１３′３０．６７″，海拔７６６ ｍ，朝向東偏南１５６°。洞口形似長方形，寬約１.0 ｍ，高約１．７ ｍ，周邊主要長有半灌木、草本以及一些藤本植物，山腳是一條深河。全洞長約１６３ ｍ。有光帶長約９.0 ｍ、寬約３．８ ｍ、高約４.0 ｍ，洞壁為鐘乳石，洞底有大石塊，相對濕度７８％，溫度２０ ℃，總體較干燥；弱光帶長約３５．５ ｍ，寬約４．５ ｍ，高約３.0 ｍ，地面有豐富的大石塊，少許土壤，洞底有水流入，洞壁為鐘乳石，相對濕度８０％，溫度１８．５ ℃；黑暗帶長約１１７．７ ｍ，寬約４．５ ｍ，高約１．６ ｍ，洞壁為鐘乳石，地面有大量滴水，相對濕度８４％，溫度１９．５ ℃。洞穴橫剖面為不規(guī)則形狀，洞內(nèi)石鐘乳和石筍發(fā)育較好，洞壁不光滑，洞底多處有崩塌石塊，直至洞底內(nèi)部有一河灘，灘邊布滿石頭和泥土。

躲兵洞位于貴州省修文縣六同鄉(xiāng)大興村，屬于半開發(fā)洞穴，洞口寬約９．２ ｍ，高約４．５ ｍ，東經(jīng)１０６°２９′４０．４０″，北緯２７°０６′３１．７５″，海拔１ ０２４ ｍ。洞口前有一平地，四周多為喬木、草本、小灌木等，有人為修建的石墻一面，全洞長約１００ ｍ，有光帶長約３４ ｍ、寬約１０ ｍ、高約１５ ｍ，洞壁為鐘乳石，洞底有大量石塊，有人為修的石階，相對濕度７６％，溫度２０ ℃，總體較干燥；弱光帶長約１４．５ ｍ，寬約１２．８ ｍ，高約１１．０ ｍ，洞頂光滑有少許滴水，洞底有少量的石塊和少許土壤，相對濕度８０％，溫度１９ ℃；黑暗帶洞底有大量小石塊、少量土壤、洞壁鐘乳石發(fā)育良好，相對濕度８６％，溫度１７．５ ℃。洞穴橫剖面為不規(guī)則形狀，石鐘乳和石筍發(fā)育較好，洞壁不光滑。

２材料與方法

２．１材料

２０１１年１０月對倒馬坎洞和躲兵洞進(jìn)行實(shí)地調(diào)查取樣，調(diào)查對象主要是分布在有光帶、弱光帶及黑暗帶的節(jié)肢動(dòng)物裸灶螽。對洞口周圍環(huán)境以及洞內(nèi)各洞段生境進(jìn)行調(diào)查和記錄。標(biāo)本采集：以各光帶不同位置（洞頂、兩側(cè)洞壁和洞底）為采樣點(diǎn)，樣點(diǎn)面積為９ ｍ２，在不能到達(dá)的區(qū)域未采集標(biāo)本，將標(biāo)本用７５％的乙醇浸泡后帶回實(shí)驗(yàn)室。土樣、水樣的采集：采用梅花形取樣法在洞內(nèi)各光帶取混合土樣１ ｋｇ，并且采集水樣５００ ｍＬ，將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測分析。利用美國生產(chǎn)的奇遇（ｅＴｒｅｘ Ｖｅｎｔｕｒｅ）ＧＰＳ定位儀、上海嘉定學(xué)聯(lián)儀器廠生產(chǎn)ＪＤ－３型數(shù)字式光照度計(jì)測定洞內(nèi)不同洞段的光照度，光照度在１０ ｌｘ以上為有光帶、光照度在０．１～ｌ０ ｌｘ為弱光帶和光照度在０～０．１ ｌｘ為黑暗帶［１４］。利用北京亞光儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的ＪＷＳＡ２－２型溫濕度計(jì)測定各洞段的溫濕度。

２．２方法

標(biāo)本處理：將標(biāo)本裸灶螽進(jìn)行清洗、鏡檢鑒定并計(jì)數(shù)，把標(biāo)本置于電熱培養(yǎng)箱內(nèi)烘干、磨碎并稱?。保埃?ｇ消解定容。水樣和土樣的處理：土樣經(jīng)過烘干、研磨，再過１００目篩，然后將土樣、水樣消解定容處理，最后使用原子吸收分光光度儀ＷＦＸ－２１０和原子熒光分光光度儀ＡＦ６４０，檢測裸灶螽、水樣及土樣中銅（Ｃｕ）、鋅（Ｚｎ）、鎳（Ｎｉ）、鉻（Ｃｒ）、汞（Ｈｇ）和砷（Ａｓ）６種重金屬元素的含量。

３結(jié)果與分析

３．１動(dòng)物標(biāo)本數(shù)量及鑒定

通過實(shí)地調(diào)查和采集，在倒馬坎洞３個(gè)光帶共采集裸灶螽標(biāo)本２４１個(gè)，在躲兵洞３個(gè)光帶共采集裸灶螽標(biāo)本３０２個(gè)，經(jīng)鑒定隸屬節(jié)肢動(dòng)物門（Ａｒｔｈｒｏｐｏｄａ）昆蟲綱（Ｉｎｓｅｃｔａ）直翅目（Ｏｒｔｈｏｐｔｅｒａ）駝螽科（Ｒｈａｐｈｉｄｏｐｈｏｒｉｄａｅ）裸灶螽屬（Ｄｉｅｓｔｒａｍｍｅｎａ）。

３．２洞穴中水、土壤及裸灶螽體內(nèi)的重金屬含量

將從倒馬坎洞和躲兵洞采集的裸灶螽、土樣及水樣在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行重金屬含量的測定，測定值見表１。由表１可知，倒馬坎洞洞穴水體中６種重金屬含量為 Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ｃｒ＞Ａｓ＞Ｈｇ。Ｚｎ含量最高，為０．００９ ９0 ｍｇ／Ｌ。在洞穴土壤中６種重金屬含量為Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｃｒ＞Ｎｉ＞Ａｓ＞Ｈｇ。Ｚｎ含量最高，為９２．７0 ｍｇ／ｋｇ；Ｈｇ含量最低，為０．２６ ｍｇ／ｋｇ。裸灶螽體內(nèi)重金屬含量為Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ａｓ＞Ｃｒ＞Ｈｇ。Ｚｎ含量最高，為１２６.00 ｍｇ／ｋｇ，與水和土壤一樣居于首位但又高于二者。

躲兵洞洞穴水體中６種重金屬含量為Ｎｉ＞Ｃｒ＞Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｈｇ，Ｚｎ未測出。Ｎｉ含量最高，為０．００１ ６0 ｍｇ／Ｌ。在洞穴土壤中６種重金屬含量為Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｎｉ＞Ｃｒ＞Ｈｇ。Ｚｎ含量最高，為１０４.00 ｍｇ／ｋｇ；Ｈｇ含量最低，為１．１２ ｍｇ／ｋｇ。裸灶螽體內(nèi)重金屬含量Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ａｓ＞Ｃｒ＞Ｈｇ。Ｚｎ含量最高，為１３１.00 ｍｇ／ｋｇ。

對兩洞穴進(jìn)行比較得出，水體中的同種重金屬在不同的洞中其含量不同，而土壤中的重金屬含量最高的均為Ｚｎ，這與重金屬元素在土壤中背景值大小有關(guān)［１５］，造成各元素在土壤中含量不同。將裸灶螽與水和土壤進(jìn)行重金屬含量的比較可得出兩洞中的裸灶螽體內(nèi)Ｚｎ的含量最高，這主要是因?yàn)椋冢?、Ｃｕ和Ｎｉ作為?dòng)物體的必需元素，容易被動(dòng)物主動(dòng)吸收，被吸收后大部分參與機(jī)體的生理活動(dòng)，所以在動(dòng)物體內(nèi)含量較高［１６］；又由于Ｚｎ是生物體必需的微量元素、是體內(nèi)數(shù)十種酶的主要成分，對機(jī)體的性發(fā)育、性功能、生殖細(xì)胞的生成等具有重要作用，因此Ｚｎ的含量總是維持在一個(gè)較高水平。如果Ｚｎ缺乏時(shí)，生物各系統(tǒng)都會受到不良影響，但當(dāng)Ｚｎ被過量攝入時(shí)也會對生物體產(chǎn)生毒害作用［１７］。而Ｃｒ、Ｈｇ是動(dòng)物體內(nèi)的非必需元素，不易被動(dòng)物主動(dòng)吸收，故在各類動(dòng)物體內(nèi)的含量均較低。

３．３兩洞穴裸灶螽對重金屬的富集

通過重金屬富集系數(shù)來評價(jià)動(dòng)物體內(nèi)的富集能力。重金屬富集系數(shù)又稱生物濃縮系數(shù)、生物濃縮率、生物積累率、生物吸收系數(shù)等。重金屬富集系數(shù)＝動(dòng)物體內(nèi)重金屬含量／土壤（或沉積物）中重金屬含量，它是動(dòng)物吸收富集金屬能力的評價(jià)指標(biāo)，動(dòng)物對某種金屬的生物富集系數(shù)越高，表明動(dòng)物對該金屬的吸收能力越強(qiáng)［１８］。倒馬坎洞和躲兵洞洞穴內(nèi)裸灶螽對水體及土壤中６種重金屬的富集系數(shù)見表２。

由表２可知，倒馬坎洞的裸灶螽對水中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｈｇ的富集系數(shù)大于１ ０００；其富集能力為Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｈｇ＞Ａｓ＞Ｎｉ＞Ｃｒ。而躲兵洞的裸灶螽對水中Ｃｕ、Ｈｇ、Ａｓ的富集系數(shù)大于１ ０００，其富集能力的強(qiáng)弱順序?yàn)椋茫酰荆粒螅荆龋纾荆危椋荆茫颍ǎ冢钗礈y出）。比較兩洞穴可知，裸灶螽對不同的重金屬其富集能力不同，導(dǎo)致裸灶螽體內(nèi)的重金屬元素含量與環(huán)境（土壤和水）中的含量排序不一致。在不同的環(huán)境中裸灶螽對同一重金屬的富集能力也不同。但從兩洞穴的裸灶螽對水體中重金屬的富集能力卻有其相同之處，對Ｎｉ和Ｃｒ的富集能力最低，因?yàn)椋危楹停茫驗(yàn)槲⒘吭兀覂啥囱ň词艿剑危楹停茫虻奈廴?。總之，影響生物體內(nèi)重金屬富集的原因比較多，如環(huán)境因素、生物因素和各種重金屬的特性等。

倒馬坎洞和躲兵洞洞穴中的裸灶螽對土壤中Ｚｎ的富集系數(shù)都大于１；其富集能力為Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｈｇ＞Ｎｉ＞Ａｓ＞Ｃｒ。其中Ｚｎ、Ｃｕ是所有生命體必需的微量元素，結(jié)合在酶活性中心，Ｚｎ是２００多種金屬酶和金屬生物復(fù)合物的組成部分，對維持ＤＮＡ等生物大分子及細(xì)胞膜、核糖體等生物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著積極的作用［１９］；動(dòng)物對必需元素存在明顯的選擇性吸收作用，因此生命必需元素含量相對較高。

倒馬坎洞洞穴中的裸灶螽對Ｃｕ、Ｚｎ、Ｈｇ的富集系數(shù)與躲兵洞洞穴中的裸灶螽對水體中Ｃｕ、 Ｈｇ、Ａｓ的富集系數(shù)都大于１ ０００，兩洞穴中的裸灶螽對土壤中Ｚｎ的富集系數(shù)都大于１。一些學(xué)者提出水生生物對某種污染物的富集系數(shù)大于１ ０００時(shí)，有潛在的嚴(yán)重積累問題；土壤動(dòng)物對某種污染物的富集系數(shù)大于１時(shí)，也同樣存在潛在的嚴(yán)重積累問題［２０］。計(jì)算富集系數(shù)得出兩洞穴中的裸灶螽對Ｚｎ 有明顯富集作用，富集系數(shù)大于１，且裸灶螽為無脊椎動(dòng)物中節(jié)肢動(dòng)物門的動(dòng)物，它們對環(huán)境污染較為敏感，它們是否可作為監(jiān)測環(huán)境變化的指示生物之一，可在以后做進(jìn)一步研究。

３．４土壤重金屬的污染評價(jià)

通過采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法（ＲＩ）對倒馬坎洞和躲兵洞洞穴內(nèi)土壤進(jìn)行污染評價(jià)。瑞典科學(xué)家Ｈａｋａｎｓｏｎ提出潛在生態(tài)危害指數(shù)法［２１］，該方法首先要測得土壤中重金屬的含量，引入中國土壤背景值［１５］，重金屬的實(shí)測值與中國土壤背景值的比值得到單項(xiàng)污染系數(shù)，然后引入重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)，得到潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)，最后加權(quán)得到此區(qū)域土壤中多種重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)。計(jì)算公式如下：

單項(xiàng)重金屬污染系數(shù)（Ｃｉｆ）：Ｃｉｆ＝■ （１）

單項(xiàng)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)（Ｅｉｒ）：Ｅｉｒ＝Ｔｉｒ·Ｃｉｆ（２）

綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)

（ＲＩ）：ＲＩ＝■Ｅｉｒ＝■Ｔｉｒ·Ｃｉｆ （３）

式中，Ｃｉ為重金屬ｉ的實(shí)測濃度；Ｃｉｎ為重金屬ｉ的評價(jià)參比值；Ｔｉｒ?yàn)橹亟饘俚亩拘皂憫?yīng)系數(shù)，用來反映生物對重金屬的敏感程度以及重金屬的毒性水平，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ａｓ的毒性響應(yīng)系數(shù)分別為 ５、１、５、２、４０、１０［２２］。

倒馬坎洞和躲兵洞土壤重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算，首先通過公式（１）、（２）、（３）算出各重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害系數(shù)，然后將計(jì)算結(jié)果與重金屬污染潛在生態(tài)危害系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對［２３］，得出倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染程度及潛在生態(tài)危害程度。通過計(jì)算，倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)見表３。

由表３可知，重金屬Ｃｒ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中屬于低污染，而Ｈｇ在倒馬坎洞土壤中屬于較高污染、在躲兵洞土壤中屬于高污染，Ｃｕ、Ｚｎ及Ｎｉ在兩洞穴土壤中屬于中污染，Ａｓ在倒馬坎洞土壤中屬于中污染、而在躲兵洞土壤中屬于較高污染，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ在兩洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害，Ａｓ在倒馬坎洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害、而在躲兵洞洞穴中屬于中等生態(tài)危害，Ｈｇ在倒馬坎洞洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于高生態(tài)危害、而在躲兵洞中屬于極高生態(tài)危害。Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｇ及Ａｓ在倒馬坎洞土壤中的綜合潛在生態(tài)危害程度屬于中等生態(tài)危害，其危害指數(shù)為１８９．２４，而在躲兵洞土壤中屬于高生態(tài)危害，其危害指數(shù)為７５６．２９。究其原因可能是倒馬坎洞屬于非開發(fā)洞穴，且洞口較小、洞底較深，洞內(nèi)生境受人為干擾少，重金屬主要由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入，污染源少；而躲兵洞屬于半開發(fā)洞穴，洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬除了由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入外，還可以通過人為因素帶入洞穴，給躲兵洞帶來嚴(yán)重的潛在生態(tài)危害。另外，重金屬Ｈｇ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中的潛在生態(tài)危害系數(shù)都最高。因此，Ｈｇ是兩洞穴的主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

４小結(jié)與討論

喀斯特地區(qū)洞穴通道十分發(fā)達(dá)，污染物很容易進(jìn)入洞穴造成污染，洞穴生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，比較脆弱，易受人為破壞和污染但難以恢復(fù)，所以保護(hù)洞穴動(dòng)物和洞穴生態(tài)系統(tǒng)有重大意義。通過對貴州倒馬坎洞和躲兵洞洞穴內(nèi)的裸灶螽體內(nèi)重金屬的富集系數(shù)及其與部分環(huán)境因子相關(guān)性的比較研究，結(jié)果表明，裸灶螽對在同一洞穴同一環(huán)境因子中不同重金屬的富集系數(shù)有差異，在不同洞穴同一環(huán)境因子中同一重金屬的富集系數(shù)有差異，可見裸灶螽對洞穴土壤中重金屬的富集受洞內(nèi)各種環(huán)境因子的共同影響。其中，兩洞穴內(nèi)的重金屬主要靠空氣沉降和水流滲透作用帶入，除此之外，躲兵洞洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬還可以通過人為因素帶入洞穴，所以躲兵洞相對于倒馬坎洞污染嚴(yán)重。該研究表明，今后應(yīng)加強(qiáng)對躲兵洞的保護(hù)，如建立相關(guān)保護(hù)法規(guī)、控制人為對生境的干擾、定期污染監(jiān)測等。

本研究主要研究了洞穴裸灶螽、部分環(huán)境因子中重金屬的含量、裸灶螽的富集系數(shù)及對洞穴土壤中的重金屬污染評價(jià)。實(shí)際上重金屬在洞穴環(huán)境因子中的存在形態(tài)多樣，在沉積相、水相和生物相之間形態(tài)的轉(zhuǎn)換傳遞是復(fù)雜的，洞穴動(dòng)物對重金屬的富集存在選擇性，且不同類群的洞穴動(dòng)物對重金屬的敏感程度也不一樣。因此，深入研究裸灶螽是否可以作為洞穴重金屬污染的指示生物是今后研究的重點(diǎn)課題之一。

參考文獻(xiàn)：

［１］ ＳＫＥＴ Ｂ．Ｃａｖｅ ｆａｕｎａ ａｎｄ ｓｐｅｌｅｏｂｉｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｓｌｏｖｅｎｉａ［Ｊ］．Ｎａｓｅ Ｊａｍｅ（Ｏｕｒ Ｃａｖｅｓ），１９９３，３５（１）：３５－４２．

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［２０］ ＫＥＮＡＧＡ Ｅ． Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｉｏｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏ－ｅｆｆｉｅｉｅｎｔｓ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ［Ｊ］． Ｅｅｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓａｆｅｔｙ，１９８０，４：２６－３８．

［２１］ ＨＡＫＡＮＳＯＮ Ｌ． Ａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ａｑｕａｔｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８０，１４（８）：９７５－１００１．

［２２］ 徐爭啟，倪師軍，庹先國，等． 潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價(jià)中重金屬毒性系數(shù)計(jì)算［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，２００８，３１（２）：１１２－１１５．

［２３］ 梁濤，史正濤，吳楓，等．昆明市街道灰塵重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［Ｊ］．熱帶地理，２０１１，３１（２）：１６４－１７０．

倒馬坎洞和躲兵洞土壤重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算，首先通過公式（１）、（２）、（３）算出各重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害系數(shù)，然后將計(jì)算結(jié)果與重金屬污染潛在生態(tài)危害系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對［２３］，得出倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染程度及潛在生態(tài)危害程度。通過計(jì)算，倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)見表３。

由表３可知，重金屬Ｃｒ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中屬于低污染，而Ｈｇ在倒馬坎洞土壤中屬于較高污染、在躲兵洞土壤中屬于高污染，Ｃｕ、Ｚｎ及Ｎｉ在兩洞穴土壤中屬于中污染，Ａｓ在倒馬坎洞土壤中屬于中污染、而在躲兵洞土壤中屬于較高污染，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ在兩洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害，Ａｓ在倒馬坎洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害、而在躲兵洞洞穴中屬于中等生態(tài)危害，Ｈｇ在倒馬坎洞洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于高生態(tài)危害、而在躲兵洞中屬于極高生態(tài)危害。Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｇ及Ａｓ在倒馬坎洞土壤中的綜合潛在生態(tài)危害程度屬于中等生態(tài)危害，其危害指數(shù)為１８９．２４，而在躲兵洞土壤中屬于高生態(tài)危害，其危害指數(shù)為７５６．２９。究其原因可能是倒馬坎洞屬于非開發(fā)洞穴，且洞口較小、洞底較深，洞內(nèi)生境受人為干擾少，重金屬主要由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入，污染源少；而躲兵洞屬于半開發(fā)洞穴，洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬除了由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入外，還可以通過人為因素帶入洞穴，給躲兵洞帶來嚴(yán)重的潛在生態(tài)危害。另外，重金屬Ｈｇ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中的潛在生態(tài)危害系數(shù)都最高。因此，Ｈｇ是兩洞穴的主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

４小結(jié)與討論

喀斯特地區(qū)洞穴通道十分發(fā)達(dá)，污染物很容易進(jìn)入洞穴造成污染，洞穴生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，比較脆弱，易受人為破壞和污染但難以恢復(fù)，所以保護(hù)洞穴動(dòng)物和洞穴生態(tài)系統(tǒng)有重大意義。通過對貴州倒馬坎洞和躲兵洞洞穴內(nèi)的裸灶螽體內(nèi)重金屬的富集系數(shù)及其與部分環(huán)境因子相關(guān)性的比較研究，結(jié)果表明，裸灶螽對在同一洞穴同一環(huán)境因子中不同重金屬的富集系數(shù)有差異，在不同洞穴同一環(huán)境因子中同一重金屬的富集系數(shù)有差異，可見裸灶螽對洞穴土壤中重金屬的富集受洞內(nèi)各種環(huán)境因子的共同影響。其中，兩洞穴內(nèi)的重金屬主要靠空氣沉降和水流滲透作用帶入，除此之外，躲兵洞洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬還可以通過人為因素帶入洞穴，所以躲兵洞相對于倒馬坎洞污染嚴(yán)重。該研究表明，今后應(yīng)加強(qiáng)對躲兵洞的保護(hù)，如建立相關(guān)保護(hù)法規(guī)、控制人為對生境的干擾、定期污染監(jiān)測等。

本研究主要研究了洞穴裸灶螽、部分環(huán)境因子中重金屬的含量、裸灶螽的富集系數(shù)及對洞穴土壤中的重金屬污染評價(jià)。實(shí)際上重金屬在洞穴環(huán)境因子中的存在形態(tài)多樣，在沉積相、水相和生物相之間形態(tài)的轉(zhuǎn)換傳遞是復(fù)雜的，洞穴動(dòng)物對重金屬的富集存在選擇性，且不同類群的洞穴動(dòng)物對重金屬的敏感程度也不一樣。因此，深入研究裸灶螽是否可以作為洞穴重金屬污染的指示生物是今后研究的重點(diǎn)課題之一。

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［３］ ＥＣＨＥＶＥＲＲＬＡ Ｊ Ｃ，ＭＯＲＥＲＡ Ｍ Ｔ，ＭＡＺＫＩＡＲＤＮ Ｃ．Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｂｙ ｓｏｉｌｓ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ａｎｄ ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｆａｃｔｏｒｉａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，１９９８，１０１（２）：２７５－２８４．

［４］ ＫＬＥＩＮ Ｒ， ＰＡＵＬＵＳ Ｍ． Umweltproben fuer ｄｉｅ Ｓｃｈａｄｓｔｏｆｆａｎａｌｙｔｉｋ in Ｂｉｏｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ［Ｍ］． Ｊｅｎｏ，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ ＆ Ｇｕｓｔａｖ Ｆｉｓｃｈｅｒ Vearlag：１９９５.１８３－２０２．

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［６］ 邵晶，張朝輝，柴之芳，等．苔蘚對大氣沉降重金屬元素富集作用的研究［Ｊ］．核化學(xué)與放射化學(xué)，２００２，２４（１）：６－１０．

［７］ 蔣月光，崔德杰，高靜．重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)［Ｊ］．當(dāng)代生態(tài)農(nóng)業(yè)，２００４（１１）：１１７－１１９．

［８］ 張薇，宋玉芳，孫鐵珩，等．土壤線蟲對環(huán)境污染的指示作用［Ｊ］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，２００４，１５（１０）：１９７３－１９７８．

［９］ 宋雪英，宋玉芳，孫鐵珩，等．土壤原生動(dòng)物對環(huán)境污染的指示作用［Ｊ］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，２００４，ｌ５（１０）：１９７９－１９８２．

［１０］ 梅杰，黎道洪，徐承香．貴州山嵐橋洞內(nèi)動(dòng)物重金屬富集的初步研究［Ｊ］．動(dòng)物學(xué)雜志，２０１０，４５（３）：１１０－１１５．

［１１］ 徐承香，黎道洪，梅杰．貴州鄭家小洞內(nèi)動(dòng)物重金屬含量及與土壤和水體的關(guān)系研究［Ｊ］．中國巖溶，２０１０，２９（１）：４８－５４．

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［１３］ 徐承香，黎道洪，李子忠．貴州仙人洞土壤和水體中重金屬含量及裸灶螽對重金屬的富集［Ｊ］．貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，２０１２，４０（９）：１０１－ｌ０５．

［１４］黎道洪．貴州喀斯特洞穴動(dòng)物研究［Ｍ］．北京：地質(zhì)出版社， ２００７．

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［１６］ 王夔．生命科學(xué)中的微量元素［Ｍ］．北京：中國計(jì)量出版社，１９９１．

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［１８］ 張慶華，楊鋒杰．西南某礦區(qū)土壤植物體系中重金屬分析評價(jià)［Ｊ］．山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），２００７，２６（３）：１５－１８．

［１９］ ＶＡＬＬＥ Ｂ Ｌ，ＦＡＬＣＨＵＫ Ｈ． Ｔｈｅ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｚｉｎｃｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ［Ｊ］． Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｒｅｖ，１９９３，７３（１）：７９－１１８．

［２０］ ＫＥＮＡＧＡ Ｅ． Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｉｏｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏ－ｅｆｆｉｅｉｅｎｔｓ ｏｆ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ［Ｊ］． Ｅｅｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓａｆｅｔｙ，１９８０，４：２６－３８．

［２１］ ＨＡＫＡＮＳＯＮ Ｌ． Ａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ａｑｕａｔｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９８０，１４（８）：９７５－１００１．

［２２］ 徐爭啟，倪師軍，庹先國，等． 潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價(jià)中重金屬毒性系數(shù)計(jì)算［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，２００８，３１（２）：１１２－１１５．

［２３］ 梁濤，史正濤，吳楓，等．昆明市街道灰塵重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)［Ｊ］．熱帶地理，２０１１，３１（２）：１６４－１７０．

倒馬坎洞和躲兵洞土壤重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算，首先通過公式（１）、（２）、（３）算出各重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害系數(shù)，然后將計(jì)算結(jié)果與重金屬污染潛在生態(tài)危害系數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對［２３］，得出倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染程度及潛在生態(tài)危害程度。通過計(jì)算，倒馬坎洞和躲兵洞洞穴土壤中重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)危害指數(shù)見表３。

由表３可知，重金屬Ｃｒ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中屬于低污染，而Ｈｇ在倒馬坎洞土壤中屬于較高污染、在躲兵洞土壤中屬于高污染，Ｃｕ、Ｚｎ及Ｎｉ在兩洞穴土壤中屬于中污染，Ａｓ在倒馬坎洞土壤中屬于中污染、而在躲兵洞土壤中屬于較高污染，Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ在兩洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害，Ａｓ在倒馬坎洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于輕微生態(tài)危害、而在躲兵洞洞穴中屬于中等生態(tài)危害，Ｈｇ在倒馬坎洞洞穴土壤中的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害程度都屬于高生態(tài)危害、而在躲兵洞中屬于極高生態(tài)危害。Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｈｇ及Ａｓ在倒馬坎洞土壤中的綜合潛在生態(tài)危害程度屬于中等生態(tài)危害，其危害指數(shù)為１８９．２４，而在躲兵洞土壤中屬于高生態(tài)危害，其危害指數(shù)為７５６．２９。究其原因可能是倒馬坎洞屬于非開發(fā)洞穴，且洞口較小、洞底較深，洞內(nèi)生境受人為干擾少，重金屬主要由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入，污染源少；而躲兵洞屬于半開發(fā)洞穴，洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬除了由空氣的沉降和水流的滲透作用帶入外，還可以通過人為因素帶入洞穴，給躲兵洞帶來嚴(yán)重的潛在生態(tài)危害。另外，重金屬Ｈｇ在倒馬坎洞和躲兵洞土壤中的潛在生態(tài)危害系數(shù)都最高。因此，Ｈｇ是兩洞穴的主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

４小結(jié)與討論

喀斯特地區(qū)洞穴通道十分發(fā)達(dá)，污染物很容易進(jìn)入洞穴造成污染，洞穴生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，比較脆弱，易受人為破壞和污染但難以恢復(fù)，所以保護(hù)洞穴動(dòng)物和洞穴生態(tài)系統(tǒng)有重大意義。通過對貴州倒馬坎洞和躲兵洞洞穴內(nèi)的裸灶螽體內(nèi)重金屬的富集系數(shù)及其與部分環(huán)境因子相關(guān)性的比較研究，結(jié)果表明，裸灶螽對在同一洞穴同一環(huán)境因子中不同重金屬的富集系數(shù)有差異，在不同洞穴同一環(huán)境因子中同一重金屬的富集系數(shù)有差異，可見裸灶螽對洞穴土壤中重金屬的富集受洞內(nèi)各種環(huán)境因子的共同影響。其中，兩洞穴內(nèi)的重金屬主要靠空氣沉降和水流滲透作用帶入，除此之外，躲兵洞洞內(nèi)生境受人為干擾程度嚴(yán)重，重金屬還可以通過人為因素帶入洞穴，所以躲兵洞相對于倒馬坎洞污染嚴(yán)重。該研究表明，今后應(yīng)加強(qiáng)對躲兵洞的保護(hù)，如建立相關(guān)保護(hù)法規(guī)、控制人為對生境的干擾、定期污染監(jiān)測等。

本研究主要研究了洞穴裸灶螽、部分環(huán)境因子中重金屬的含量、裸灶螽的富集系數(shù)及對洞穴土壤中的重金屬污染評價(jià)。實(shí)際上重金屬在洞穴環(huán)境因子中的存在形態(tài)多樣，在沉積相、水相和生物相之間形態(tài)的轉(zhuǎn)換傳遞是復(fù)雜的，洞穴動(dòng)物對重金屬的富集存在選擇性，且不同類群的洞穴動(dòng)物對重金屬的敏感程度也不一樣。因此，深入研究裸灶螽是否可以作為洞穴重金屬污染的指示生物是今后研究的重點(diǎn)課題之一。

參考文獻(xiàn)：

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