摘要 隨著我國大中城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，含有各種獸藥抗生素的畜 禽糞便的年產(chǎn)出量在不斷增加，導(dǎo)致大量獸藥隨動物糞便排出體外。含有殘留獸藥的糞 便作為有機肥施入農(nóng)田可造成農(nóng)業(yè)土壤污染，對人類健康和土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生潛在危 害。c u 是有毒的環(huán)境污染物質(zhì)，隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，大量c u 進入環(huán)境，勢必造成 c u 和獸藥的復(fù)合污染。為評價c u 與獸藥磺胺嘧啶復(fù)合污染對生態(tài)環(huán)境造成的潛在風(fēng)險， 研究了常用獸藥磺胺嘧啶( s d ) 與c u 單一及復(fù)合污染對土壤和植物的生態(tài)毒理效應(yīng)。 采用急性毒性試驗方法，研究了s d 、c u 單一及s d c u 復(fù)合污染對4 種作物( 西紅 柿、小白菜、黃瓜和蘿b ) 種子發(fā)芽、根伸長及芽伸長的影響。結(jié)果表明，在單一s d 作用下，根伸長抑制率和芽伸長抑制率與藥物濃度顯著相關(guān)p 0 0 5 ) ；藥物對根伸長及芽伸長的抑制高于對種子發(fā)芽的抑制；s d 對4 種作物根伸長的i c 5 0 ( 抑制率為5 0 時污染物濃度) 分別為3 3 “，1 8 ，5 8 1 5 ，3 8 2 2 m g k g ，c u 對4 種作物根伸長的i c 5 0 分別為7 2 3 5 ，2 7 3 6 ，4 9 3 7 ，2 0 3 9m g k g ，即4 種作物在s d 和c u 的脅迫下，其敏感性順序為：白菜 蘿卜 黃瓜 西紅柿。s d c u 復(fù)合污染時，在 低c uf 1 0 0m g k g ) 的脅迫下，當s d 濃度較低時，聯(lián)合作用主要體現(xiàn)為協(xié)同作用，但隨 著s d 濃度的增加，協(xié)同效應(yīng)不顯著，甚至出現(xiàn)拮抗作用；在高c u ( 3 0 0m g k g ) 作用下， 二者的聯(lián)合效應(yīng)中c u 起主要作用。 采用室內(nèi)培養(yǎng)的方法，研究了s d 、c u 單一及s d c u 復(fù)合污染對黃潮土土壤酶活性 的影響。實驗結(jié)果表明，s d 對磷酸酶和蔗糖酶活性有明顯的抑制作用，在試驗前期， 單一s d 對脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶也有明顯的抑制作用，但到后期表現(xiàn)為微弱的激 活作用，在整個實驗期間，對蔗糖酶活性則表現(xiàn)為抑制效應(yīng)。s d 濃度不變時，隨c u 濃度的增加，對磷酸酶活性的抑制率增大，在試驗后期，對各種酶活性也都表現(xiàn)出類似 情況。 對小白菜幼苗生理毒性實驗表明，高濃度( 1m g k g 和1 0m g k g ) s d 在脅迫后期葉片 中葉綠素含量顯著低于對照；小白菜幼苗根系中可溶性蛋白質(zhì)( s p ) 含量及s o d 活性在 s m m 處理后的5 d 顯著下降，且有較好的劑量一效應(yīng)關(guān)系，表明根系中s p 含量和s o d 活性可以作為s d 污染脅迫的生物標記物；葉片p o d 活性在s d 脅迫下呈現(xiàn)出先上升后 下降的趨勢，小麥幼苗根系的p o d 活性大于葉片p o d 活性。小白菜幼苗受c u 與s d 復(fù)合污染時，s d 表現(xiàn)出主導(dǎo)作用；高含量的復(fù)合處理，其聯(lián)合毒性表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)。復(fù)合 污染時，對小白菜的葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、過氧化物酶超氧化物歧化酶活性的 影響作用受s d 的影響較大。小白菜各指標的毒性效應(yīng)隨復(fù)合污染含量的增加有所增大： 在高含量水平的復(fù)合污染下，其毒性效應(yīng)更加顯著，c u 與s d 復(fù)合污染明顯增強了對小白 菜的毒性效應(yīng)。 關(guān)鍵詞：土壤污染，生態(tài)毒性，磺胺嘧啶，銅，抑制率，酶活性，生理生化 i i a b s t r a c t w i t hl a r g ea n dm e d i u mc i t i e sa n dt o w n so ft h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e n s i v el i v e s t o c kf a r m i n g s y s t e m s ，i tc o n t a i n sa l lk i n d so fp o u l t r ya n da n i m a lf e c e so fv e t e r i n a r ym e d i c i n ea n t i b i o t i c si no u t p u t i n c r e a s e s ，a n dt h er e s u l t i n gi n al a r g ea n i m a lw a s t ee l i m i n a t e df r o mt h eb o d yw i t hv e t e r i n a r ym e d i c i n e c o n t a i nr e s i d u e so fo r g a n i cm a n u r ea sav e t e r i n a r yd r u gi n t of a r m l a n dc a nc a u s ea g r i c u l t u r a ls o i lp o l l u t i o n ， t h eh e a l t ho fh u m a nb e i n g sa n ds o i le c o l o g i c a ls y s t e mt op r o d u c ep o t e n t i a lh a z a r d s c ui s t o x i c e n v i r o n m e n t a lp o l l u t a n t s ，a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fm e t a l l u r g i c a li n d u s t r y , al a r g en u m b e ro fc u i n t o t h ee n v i r o n m e n t ，c ua n dv e t e r i n a r ym e d i c i n ew o u l dc a u s et h ec o m p o s i t ep o l l u t i o n t oe v a l u a t et h e v e t e r i n a r ym e d i c i n ea n dc us i n g l ea n dc o m p o s i t ep o l l u t i o no nt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc a u s e db yt h e p o t e n t i a lr i s k s ，t h es i n g l ea n dc o m p o s i t ep o l l u t i o no ft h ec o m m o n l y u s e dv e t e r i n a r ym e d i c i n es u c ha s s u l f a d r u g sp y r a m i d i n g ( s d ) a n dc u t os o i la n dp l a n tw o u l db ew o r k e d s i n g l ea n dj o i n tt o x i c e f f e c t so fv e t e r i n a r yd r u g s s u l f a d i a z i n e ( s d ) a n dc o p p e r ( c u ) o ns e e d g e r m i n a t i o n ，r o o te l o n g a t i o na n ds h o o te l o n g a t i o no ft o m a t o ，c h i n e s ec a b b a g e ，c u c u m b e r a n dr a d i s hw e r e c a r r i e do u t i nt h e s i n g l e f a c t o re x p e r i m e n t s ，t h e r e w a sad o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e c o n c e n t r a t i o no fs do rc ua n dt h ei n h i b i t o r yr a t eo fc r o pr o o te l o n g a t i o na n ds h o o te l o n g a t i o n ( 1 0 o 0 5 ) s ds h o w e dam u c hh i g h e rt o x i ce f f e c to nc r o p st h a nd i dc u t h ei c 5 0 ( h a l f i n h i b i t a f i o nc o n c e n t r a t i o n ) v a l u e so fs do nr o o te l o n g a t i o no ft o m a t o ，c h i n e s ec a b b a g e ，c u c u m b e ra n d m d i s hw e r e3 3 6 4 ，1 8 ，5 8 1 5 a n d3 8 2 2 m g k g ，r e s p e c t i v e l y , t h ec o r r e s p o n d i n gv a l u e so fc uw e r e7 2 3 5 ， 2 7 3 6 。4 9 3 7a n d2 0 3 9m g k g ，r e s p e c t i v e l y i nt h ej o i n te f f e c tt e s t s ，t h em i x t u r eo fs da n dc uh a d s y n e r g i s t i ce f f e c t so nt h ef o u rc r o p sw h e nr o o te l o n g a t i o nw a s s e l e c t e da st h et o x i c o l o g i c a le n d p o i n t a tt h e 1 0 wc o n c e n t r a t i o no f c u ( 1 0 0 m g k g ) ，t h e yh a dm a r k e d l ys i g n i f i c a n t ( p 0 0 5 ) j o i n tt o x i c i t yo fs da n dc uw a s m o r e d e p e n d e n to nc u i i i u s i n gp o t t i n gt os t u d yt h ei m p a c to fs i n g l ea n dc o m b i n e dp o l l u t i o nb e t w e e ns da n dc ut os o i le n z y m e a c t i v i t yo nt h es o i l - s o y b e a ns y s t e m t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc a d m i u mc o u l do u t s t a n d i n gi n h i b i t e dt h e a c t i v i t yo fp h o s p h a t e sa n di n v e r t a s ee a r l yi nt h et r i a ls da l s oc o u l do u t s t a n d i n gi n h i b i t e dt h ea c t i v i t yo f u n e a s e ，c a t a l a n e ，p h o s p h a t e s ，b u ti nt h el a t ei nt h ep e r f o r m a n c eo fw e a ka c t i v a t i o n ，a n ds dp l a y st h er o l eo f i n h i b i t i o ni n v e r t sa c t i v i t yc o n t i n u e dt ot h ee n do ft h ee x p e r i m e n t w h e ns dc o n c e n t r a t i o nw a sc o n s t a n t ，t h e c o m b i n e dt r e a t m e n to nt h ei n h i b i t i o nr a t eo fp h o s p h a t e sa c t i v i t yw i t hi n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o no fc a d m i u m i nl a r g e ra n dl a t e ri nt h et e s tc y c l e ，t h ev a r i o u se n z y m ea c t i v i t ya l s os h o ws u c hc i r c u m s t a n c e s ，t h i sm a y b e d u et oi m p a c to fe n z y m ea c t i v i t yb yc a d m i u mw a sl a r g ea n dp e r s i s t e n t ，t h ee f f e c t so fs do nt h ee n z y m e a c t i v i t yi nt h el a t t e rp a r to ft h ee x p e r i m e n tw e a k e nb e c a u s eo ft h e ks e l fc o n c e n t r a t i o na n dm i c r o b e s r e s i s t a n t 。 p h y s i o l o g i c a lt o x i c i t yo fc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g ss h o w e dt h a tc h l o r o p h y l lc o n t e n tw a ss i g n i f i c a n t l y l o w e rt h a nt h ec o n t r o lu n d e rt h el a t es t r e s so fh i g hc o n c e n t r a t i o ns a d ( 1 m g k g - 1 a n d1 0m g k g 1 ) t h e s i g n i f i c a n td e c r e a s eo fs o l u b l ep r o t e i n ( s p ) c o n t e n ta n ds o da c t i v i t yi nc h i n e s ec a b b a g es e e d l i n gr o o tw a s d e t e c t e da f t e r5d a y e x p o s u r eo fs d ，a n dd o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i pw a sf o u n do n5d a y , s ot h e yc o u l db e c o n s i d e r e da sb i o m a r k e r so fs t r e s sb ys di ns o i l u n d e rt h es t r e s so fs d ，p o d a c t i v i t yi nl e a v e si n c r e a s e d f i r s t l ya n dt h e nd e c r e a s e d ，a n dp o da c t i v i t yi nr o o tw a sh i g h e rt h a ni nl e a v e s c h i n e s ec a b b a g es e e d l i n g s a n dc o m p o s i t ep o l l u t i o nb yc ua n ds d ，s ds h o wl e a d i n gr o l e ；t h eh i g hc o n t e n to fc o m p o s i t e p r o c e s s i n g ， t h ej o i n tt o x i c i t yp e r f o r m a n c ef o r s y n e r g ye f f e c t c o m p o s i t ep o l l u t i o n ，c h i n e s ec a b b a g ef o rt h ec h l o r o p h y l l c o n t e n t ，s o l u b l ep r o t e i nc o n t e n t ，p e r o x i d e ss u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) ，t h ee f f e c to fi n f l u e n c e db ys d c h i n e s ec a b b a g et h et o x i ce f f e c t so fe a c hi n d e xw i t ht h ei n c r e a s eo fc o m p o s i t e p r o c e s sc o n t e n ti n c r e a s e d ； i nt h eh i g hc o n t e n tl e v e lo fc o m p o s i t ep r o c e s s ，i t st o x i ce f f e c tm o r er e m a r k a b l e ，c ua n d s dc o m p o s i t e p o l l u t i o nc l e a r l ye n h a n c et ot h et o x i ce f f e c t so fc a b b a g e k e yw o r d s ：s o i lp o l l u t i o n ，e c o l o g i c a lt o x i c i t y ，s u l f a d i a z i n e ( s d ) ，c o p p e r ，i n h i b i t o r yr a t e 。e n z y m e a c t i v i t y 第一章緒論 第一章緒論 1 1 污染生態(tài)毒理效應(yīng) 1 1 。1 污染生態(tài)毒理效應(yīng)的研究意義 污染生態(tài)毒理學(xué)是隨著生態(tài)環(huán)境問題的日益突出和惡化而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，其 核心部分是污染生態(tài)毒理效應(yīng)，即有毒有害污染物質(zhì)對生命有機體危害的程度與范圍的 研究以及劑量效應(yīng)關(guān)系的建立。污染生態(tài)毒理學(xué)不僅是一門科學(xué)，而且是污染防治中 應(yīng)用性很強的環(huán)境保護基本工具。污染生態(tài)毒理學(xué)可以為環(huán)境管理和保護措施的制定以 及污染風(fēng)險評價提供技術(shù)標準與準則，如通過海洋污染生態(tài)毒理學(xué)研究，獲得有關(guān)海洋 污染物與海洋生物及海洋生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)系的數(shù)據(jù)，可為海洋環(huán)境管理和保護措施的制 定提供技術(shù)標準和準則，特別是污染生態(tài)風(fēng)險評價的論述，可以為化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險管理 提供技術(shù)框架和參考【l 】。污染生態(tài)毒性學(xué)在健康風(fēng)險評價及污染生態(tài)風(fēng)險評價中十分重 要。對于污染生態(tài)風(fēng)險評價，污染生態(tài)毒理學(xué)的主要研究對象是鳥類、水生物、陸地無 脊椎動物和植物等【2 】。 1 1 2 污染生態(tài)毒理效應(yīng)的基本原理 1 本論文研究內(nèi)容所用的依據(jù)主要原理為環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)原理、毒理作用的多 層次效應(yīng)原理以及環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性原理。 ( 1 ) 環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)關(guān)系原理 在一定的暴露時間內(nèi)，試驗生物對環(huán)境污染物的反應(yīng)或環(huán)境毒物對生物體的作用與 環(huán)境毒物或污染物劑量之間的關(guān)系，用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程加以描述，即為劑量一效應(yīng)關(guān)系。 其代謝產(chǎn)物在生物體作用部位的濃度或劑量，通常不易測定；外劑量指環(huán)境毒物暴露或 給予的劑量，劑量一效應(yīng)關(guān)系中的劑量經(jīng)常以此進行表示，在使用外劑量時還應(yīng)考慮環(huán) 境毒物的生物有效性問題。 ( 2 ) 毒理作用的多層次效應(yīng)原理 生態(tài)系統(tǒng)尤其是生物組分對環(huán)境毒物作用的反應(yīng)，表現(xiàn)為產(chǎn)生各種不同類型的毒性 效應(yīng)。毒性效應(yīng)包括急性毒性效應(yīng)、亞急性毒性效應(yīng)和慢性毒性效應(yīng)；或個體、種群系 第一章緒論 第一章緒論 1 1 污染生態(tài)毒理效應(yīng) 1 1 。1 污染生態(tài)毒理效應(yīng)的研究意義 污染生態(tài)毒理學(xué)是隨著生態(tài)環(huán)境問題的日益突出和惡化而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，其 核心部分是污染生態(tài)毒理效應(yīng)，即有毒有害污染物質(zhì)對生命有機體危害的程度與范圍的 研究以及劑量效應(yīng)關(guān)系的建立。污染生態(tài)毒理學(xué)不僅是一門科學(xué)，而且是污染防治中 應(yīng)用性很強的環(huán)境保護基本工具。污染生態(tài)毒理學(xué)可以為環(huán)境管理和保護措施的制定以 及污染風(fēng)險評價提供技術(shù)標準與準則，如通過海洋污染生態(tài)毒理學(xué)研究，獲得有關(guān)海洋 污染物與海洋生物及海洋生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)系的數(shù)據(jù)，可為海洋環(huán)境管理和保護措施的制 定提供技術(shù)標準和準則，特別是污染生態(tài)風(fēng)險評價的論述，可以為化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險管理 提供技術(shù)框架和參考【l 】。污染生態(tài)毒性學(xué)在健康風(fēng)險評價及污染生態(tài)風(fēng)險評價中十分重 要。對于污染生態(tài)風(fēng)險評價，污染生態(tài)毒理學(xué)的主要研究對象是鳥類、水生物、陸地無 脊椎動物和植物等【2 】。 1 1 2 污染生態(tài)毒理效應(yīng)的基本原理 1 本論文研究內(nèi)容所用的依據(jù)主要原理為環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)原理、毒理作用的多 層次效應(yīng)原理以及環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性原理。 ( 1 ) 環(huán)境毒物的劑量一效應(yīng)關(guān)系原理 在一定的暴露時間內(nèi)，試驗生物對環(huán)境污染物的反應(yīng)或環(huán)境毒物對生物體的作用與 環(huán)境毒物或污染物劑量之間的關(guān)系，用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程加以描述，即為劑量一效應(yīng)關(guān)系。 其代謝產(chǎn)物在生物體作用部位的濃度或劑量，通常不易測定；外劑量指環(huán)境毒物暴露或 給予的劑量，劑量一效應(yīng)關(guān)系中的劑量經(jīng)常以此進行表示，在使用外劑量時還應(yīng)考慮環(huán) 境毒物的生物有效性問題。 ( 2 ) 毒理作用的多層次效應(yīng)原理 生態(tài)系統(tǒng)尤其是生物組分對環(huán)境毒物作用的反應(yīng)，表現(xiàn)為產(chǎn)生各種不同類型的毒性 效應(yīng)。毒性效應(yīng)包括急性毒性效應(yīng)、亞急性毒性效應(yīng)和慢性毒性效應(yīng)；或個體、種群系 c u 磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究 統(tǒng)水平的不良效應(yīng)；或分子、細胞合器官水平的不良效應(yīng)，包括基因突變或基因表達的 改變，在基因、m r n a 、蛋白或代謝水平引起的改變表現(xiàn)在細胞水平如細胞增殖或分化 等的改變或細胞代謝能力的改變等。 ( 3 ) 環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性原理 生物抗性與耐性是生物對環(huán)境毒物的生態(tài)適應(yīng)性的表現(xiàn)。生物抗性是指生物體抵御 環(huán)境毒物導(dǎo)致不良效應(yīng)的能力。生物體本身具有的抵御能力，為天然抗性；生物體在受 環(huán)境毒物的暴露后，經(jīng)過一段時間的適應(yīng)，后天獲得的抵御能力，為獲得性抗性。不同 類型、不同種類的生物體，對同一環(huán)境毒物具有不同的抗性。植物通過本身的調(diào)節(jié)作用 以增強對環(huán)境毒物的抵御能力，稱植物抗性，可分為抗性強、抗性中等和敏感3 類。 生物體還具有其生理生化特性保護機制，避免和減輕環(huán)境毒物危害的能力，即耐性，又 稱為生理學(xué)抗性。 1 1 3 污染生態(tài)毒理效應(yīng)的研究方法 ( 1 ) 污染物毒性試驗1 1 急性毒性試驗( a c u t et o x i c i t yt e s t ) ：是研究化學(xué)物質(zhì)大劑量一次染毒或2 4 小時內(nèi) 多次染毒生物所引起的毒性試驗。其目的是確定化學(xué)物質(zhì)的毒性程度以及劑量一反應(yīng)關(guān) 系，確定次化學(xué)物質(zhì)與其他化學(xué)物質(zhì)的相對毒性，確定具體的急性毒性作用以及提供毒 性作用模式方面資料，并為進一步開展其他毒性試驗提供理論依據(jù)。 植物急性毒性試驗 在實驗室條件下，植物急性毒性試驗包括植物發(fā)育臨界期的生物檢測以及與田間生 態(tài)效應(yīng)評價相關(guān)的產(chǎn)量方面的生物檢測。其中種子發(fā)芽和根伸長試驗是從傳統(tǒng)植物科學(xué) 研究以及肥料和除草劑評價方法中衍生過來的。種子發(fā)芽試驗可以直接反應(yīng)出受試物在 基質(zhì)( 如土壤) 中的潛在危害性。種子發(fā)芽代表植物發(fā)育過程中的一個臨界期，因此， 種子對污染物的反應(yīng)為評價受試物在基質(zhì)如原位土壤的風(fēng)險評價提供毒理學(xué)信息。 a 種子發(fā)芽和根伸長的急性毒性試驗 本方法可用于測定受試物對陸生植物種子萌發(fā)和根系伸長的抑制作用，以評定受試 物對陸生植物胚胎發(fā)育的影響。種子在含一定濃度受試物的基質(zhì)中發(fā)芽，當對照組發(fā)芽 率在6 5 以上，根長達2 c m 時，試驗結(jié)束，測定不同處理濃度種子的發(fā)芽率和根伸長 抑制率并計算。種子發(fā)芽和根伸長試驗的植物種子可選一種或幾種，但是必須是普遍存 在，具有一定商業(yè)和經(jīng)濟效益并且容易發(fā)芽、生長較快的植物種類。 第一章緒論 b 陸生植物生長急性毒性試驗 本方法可用于評定受試物對陸生植物毒性及生態(tài)效應(yīng)，估計受試物對植物生長及生 產(chǎn)力的影響。植物幼苗生長在一定濃度的受試物環(huán)境中，時間以1 4 天為宜，用生長指 標和中毒癥狀與對照的相應(yīng)參數(shù)加以比較。 c 蚯蚓急性毒性試驗 蚯蚓急性毒性試驗的目標試評價環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)，如農(nóng)藥和有毒有機污染物對土壤 中動物的急性傷害。常用的蚯蚓品種為赤子愛勝蚓( e u g e n i af e t i d ) 。整個試驗期為1 4 天，每一處理和對照組應(yīng)有4 各平行樣本。 ( 2 ) 分子及細胞生態(tài)毒性方法1 2 l 一般代謝酶( 乙酰膽堿酶) 的活性測定乙酰膽堿酯酶( a c h e ) 是生物體內(nèi)的一種 重要酶，也是一個很典型的毒理學(xué)指標。一般認為2 0 以上的a c h e 抑制表明暴露作 用的存在，5 0 以上的a c h e 抑制表明對生物的生存有影響。 抗氧化防御系統(tǒng)檢測 a 超氧化物歧化酶( s o d ) 是一組金屬酶，s o d 被認為發(fā)揮關(guān)鍵性的抗氧化作用； 它們的重要性在于其存在于所有已研究的好氧生物體內(nèi)。并且該酶的活性很高，在催化 0 2 一產(chǎn)生h 2 0 2 的反應(yīng)中速率近似于擴散極限。 b 過氧化物酶( p o d ) 系包含了許多酶，這些酶將各種過氧化物還原成相應(yīng)的醇類。 r a p d 技術(shù)在d n a 損傷檢測中的作用。 1 2 獸藥污染的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)研究進展 1 2 1 獸藥污染對植物的生態(tài)毒理效應(yīng) 獸藥對植物的毒性效應(yīng)依獸藥種類、植物種類和土壤理化特征不同有很大差異f 3 】。 b o x a l l l 4 等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中1m g k g 土霉素、思諾沙星對胡蘿卜和萵苣生長有顯著的抑 制作用，而相同濃度的磺胺嘧啶、泰樂素等對胡蘿b 和萵苣生長卻沒有影響。j e m b a 【5 】 等研究發(fā)現(xiàn)當土壤中滅滴靈、氯喹、奎納克林濃度分別達到5 0 0 、8 0 0 0 、1 0 6 0 0m g k g 時，大豆生長未受到顯著的影響，這說明大豆對這3 種獸藥抗生素并不敏感或者說這3 種獸藥的毒性較小。另外，該結(jié)果也可能與藥物在供試土壤中的有效性和土壤的理化性 質(zhì)有關(guān)。該實驗中土壤有機質(zhì)含量較高，獸藥可能被有機質(zhì)強烈吸附而降低了其生物有 效性，減小了對作物的毒性。 第一章緒論 b 陸生植物生長急性毒性試驗 本方法可用于評定受試物對陸生植物毒性及生態(tài)效應(yīng)，估計受試物對植物生長及生 產(chǎn)力的影響。植物幼苗生長在一定濃度的受試物環(huán)境中，時間以1 4 天為宜，用生長指 標和中毒癥狀與對照的相應(yīng)參數(shù)加以比較。 c 蚯蚓急性毒性試驗 蚯蚓急性毒性試驗的目標試評價環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)，如農(nóng)藥和有毒有機污染物對土壤 中動物的急性傷害。常用的蚯蚓品種為赤子愛勝蚓( e u g e n i af e t i d ) 。整個試驗期為1 4 天，每一處理和對照組應(yīng)有4 各平行樣本。 ( 2 ) 分子及細胞生態(tài)毒性方法1 2 l 一般代謝酶( 乙酰膽堿酶) 的活性測定乙酰膽堿酯酶( a c h e ) 是生物體內(nèi)的一種 重要酶，也是一個很典型的毒理學(xué)指標。一般認為2 0 以上的a c h e 抑制表明暴露作 用的存在，5 0 以上的a c h e 抑制表明對生物的生存有影響。 抗氧化防御系統(tǒng)檢測 a 超氧化物歧化酶( s o d ) 是一組金屬酶，s o d 被認為發(fā)揮關(guān)鍵性的抗氧化作用； 它們的重要性在于其存在于所有已研究的好氧生物體內(nèi)。并且該酶的活性很高，在催化 0 2 一產(chǎn)生h 2 0 2 的反應(yīng)中速率近似于擴散極限。 b 過氧化物酶( p o d ) 系包含了許多酶，這些酶將各種過氧化物還原成相應(yīng)的醇類。 r a p d 技術(shù)在d n a 損傷檢測中的作用。 1 2 獸藥污染的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)研究進展 1 2 1 獸藥污染對植物的生態(tài)毒理效應(yīng) 獸藥對植物的毒性效應(yīng)依獸藥種類、植物種類和土壤理化特征不同有很大差異f 3 】。 b o x a l l l 4 等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中1m g k g 土霉素、思諾沙星對胡蘿卜和萵苣生長有顯著的抑 制作用，而相同濃度的磺胺嘧啶、泰樂素等對胡蘿b 和萵苣生長卻沒有影響。j e m b a 【5 】 等研究發(fā)現(xiàn)當土壤中滅滴靈、氯喹、奎納克林濃度分別達到5 0 0 、8 0 0 0 、1 0 6 0 0m g k g 時，大豆生長未受到顯著的影響，這說明大豆對這3 種獸藥抗生素并不敏感或者說這3 種獸藥的毒性較小。另外，該結(jié)果也可能與藥物在供試土壤中的有效性和土壤的理化性 質(zhì)有關(guān)。該實驗中土壤有機質(zhì)含量較高，獸藥可能被有機質(zhì)強烈吸附而降低了其生物有 效性，減小了對作物的毒性。 c u 磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究 金彩霞等研究表明，磺胺嘧啶鈉、磺胺間甲氧嘧啶鈉、環(huán)丙沙星和恩諾沙星對小麥、 白菜、番茄根伸長和芽伸長的抑制率隨著土壤中藥物含量的增加而增大，磺胺嘧啶鈉含 量 1 0m g k g 時，對3 種作物芽伸長的脅迫效應(yīng)均大于對根伸長的脅迫效應(yīng)，這與重金 屬污染不同，土壤被磺胺嘧啶鈉污染時，3 種作物的敏感性順序依次為小麥 白菜 番茄， 土壤被環(huán)丙沙星污染時，3 種作物的敏感性順序為白菜 番茄 小麥，小麥在這里表現(xiàn)出 完全相反的趨勢，這可能與藥物作用的靶分子和作物本身的抗性機制 6 】。土霉素、伊維 菌素2 種常用獸藥對小麥和白菜生態(tài)毒性效應(yīng)的研究結(jié)果顯示，作物根和芽伸長抑制 率與2 種獸藥濃度呈顯著劑量效應(yīng)關(guān)系，伊維菌素對作物的抑制程度遠遠大于土霉素 【7 】 o 安婧等研究發(fā)現(xiàn)，土霉素對小麥種子芽長及根長的抑制效應(yīng)顯著( p 放線菌 真菌；土壤中微生物群落的功能多樣性指數(shù)差異比較明顯，較低濃度的恩 諾沙星殘留則不影響土壤微生物群落功能的多樣性，但是高濃度的恩諾沙星則降低了微 生物群落功能的多樣性，藥物濃度與土壤微生物的多樣性成反比。某些獸藥分子中還有 重金屬離子，這些重金屬離子對微生物也有一定的抑制作用，且獸藥與重金屬的復(fù)合污 染可能對土壤中的微生物造成更大的影響。k o n g 等【l l 】的研究結(jié)果表明，土霉素與c u 復(fù)合污染對土壤微生物群落功能的影響顯著大于單一污染物。b o l e a s 等【l3 j 研究發(fā)現(xiàn)，土 壤中1m g k g 的四環(huán)素即能夠顯著抑制土壤中磷酸酶和脫氫酶的活性。張躍華等【1 4 】研究 也表明：當土壤中阿維菌素的濃度達到1 2 5m g k g 時，土壤微生物的種群數(shù)量以及細菌、 真菌、放線菌的生長速度都受到明顯的抑制。但也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，即使獸藥在較高濃 度下，對土壤微生物活性影響也不大。t h i e l e b r u t m 等 1 5 1 研究結(jié)果表明，在土壤中土霉 素含量高達10 0 01 t g g 時，土壤基礎(chǔ)呼吸和脫氫酶活性仍未受到影響。這可能是因為土 壤中大部分微生物暫時處于休眠狀態(tài)【1 6 】，而微生物吸收獸藥是一個需要能量的主動過程 1 7 】，休眠的微生物必須氧化外界的碳源來提供給自己能量，才能將獸藥分子轉(zhuǎn)移至細胞 內(nèi)，因此，只有添加一定碳源，獸藥的毒性才能表現(xiàn)出來3 1 。金彩霞【1 8 】等研究表明：磺 胺間甲氧嘧啶對土壤呼吸作用的影響遠大于其對土壤酶活性的影響，在試驗濃度范圍 內(nèi)，藥物對土壤微生物呼吸的最大抑制和激活率分別為7 2 和2 5 4 ，而對4 種酶活 性的抑制或激活率都在3 0 以下，這說明土壤微生物呼吸在該藥物脅迫下反應(yīng)更為敏 感；磺胺問甲氧嘧啶對土壤呼吸強度的影響表現(xiàn)為先抑制后激活的規(guī)律；對脲酶活性的 影響在第1 1d 之前主要表現(xiàn)為抑制作用，而對磷酸酶活性則主要為激活作用；藥物對 蔗糖酶活性的影響表現(xiàn)為“激活抑制激活”的規(guī)律；對過氧化氫酶活性的影響表現(xiàn)為 “激活恢復(fù)激活”的規(guī)律。 獸藥對土壤微生物的作用與獸藥種類、微生物種類和土壤因子等密切相關(guān)。v a n d i j c k 等1 9 1 研究了抗生素對3 6 種典型微生物的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有7 種微生物對抗生素 是敏感的，其生長受到明顯的抑制，其余2 9 種則不敏感。啦e l e 【2 0 】研究了9 種抗生素類 c u 磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究 獸藥對土壤微生物的毒性作用，結(jié)果表明，氯四環(huán)素和磺胺地索辛對微生物的e d 5 0 較 低，分別為5 3 和5 8m m o l k g ，而芬苯噠唑和磺胺在實驗最高濃度3 3 0 0 和5 8 0 0m m o l k g 時，仍未對微生物產(chǎn)生顯著的影響。其研究結(jié)果還表明，獸藥對土壤微生物的影響與受 試土壤的有機質(zhì)含量顯著相關(guān)，有機質(zhì)含量越高，則藥物對土壤微生物的影響越小。這 可能是因為高有機質(zhì)土壤對獸藥的吸附能力較強，從而降低了藥物在土壤中有效性。 獸藥對土壤微生物的毒性效應(yīng)與也與二者的接觸時間有關(guān)。金彩霞【l8 等研究還表明： 磺胺間甲氧嘧啶在加入到土壤的初期( 前3d ) 即對土壤呼吸強度產(chǎn)生明顯的抑制作用， 隨著時間推移，藥物的降解及土壤微生物耐受性增加，使得土壤呼吸逐漸恢復(fù)正常?？?能是因為藥物對其標靶微生物的抑制，而隨時間的增長，藥物對土壤呼吸強度又表現(xiàn)出 強烈的激活效應(yīng)，可能的原因有二：一是由于藥物的作用目標是針對一定的“靶微生物” 【2 1 1 ，當這些靶微生物活性受到抑制，土壤中其他微生物種群便獲得大量的碳源等營養(yǎng)物 質(zhì)，從而使其活性增強；另一方面，藥物本身可作為一種碳源促進微生物的分解，或其 本身的降解也能釋放二氧化碳【l8 1 。土壤中0 0 1 9 k g 四環(huán)素，8 周后顯著抑制土壤代謝， 1 6 周后抑制作用明顯減輕，這說明隨作用時間的延長，土壤中的微生物可能對該獸藥產(chǎn) 生了一定的抗性2 0 1 。另外，t h i e l e 掣2 0 1 研究了磺胺嘧啶和土霉素對粘壤淋溶土和砂壤始 成土呼吸強度的影響，結(jié)果表明，粘壤淋溶土在施入這2 種獸藥后，4 8 h 內(nèi)對呼吸強度 沒有影響，4 8 h 后顯著抑制土壤呼吸強度；砂壤始成土在施藥2 4 h 后顯著抑制呼吸強度， 4 8 h 后土壤呼吸強度又升高。 1 3 重金屬有機物復(fù)合污染的聯(lián)合毒理效應(yīng)研究進展 重金屬和有機污染物具有差別很大的污染特性，它們不同的濃度和組合方式會產(chǎn)生 不同的環(huán)境行為和環(huán)境效應(yīng)。因此，有機物和重金屬復(fù)合污染研究具有更大的復(fù)雜性、 未知性和一定的科學(xué)和實踐意義，同時也是研究的難點【2 2 。多數(shù)有機污染物在土壤中難 降解，同時它們的降解主要依賴微生物的作用，有機污染物與重金屬在土壤中的復(fù)合污 染會降低土壤中酶的活性，進而影響微生物的生存與發(fā)展，從而減緩有機污染物的降解 速率，有機污染物在環(huán)境中存在的時間越長，對環(huán)境造成的危害就越大，復(fù)合污染的毒 性效應(yīng)就越強2 0 - 2 2 。張倩茹等2 3 1 對乙草胺- - c u 的復(fù)合污染的研究表明，乙草胺一c u 復(fù) 合污染比其單一污染更能降低細菌總數(shù)以及固氮菌、硅酸鹽細菌和礦化磷細菌活菌量和 土壤脫氫酶的活性，更能促進土壤呼吸強度的增加；利用以1 6 sr e n a l 為基礎(chǔ)的變性梯 6 第一章緒論 度凝膠電泳( d g g e ) 分析各處理樣品間的相似程度，發(fā)現(xiàn)復(fù)合污染明顯影響微生物群落 結(jié)構(gòu)。由相似系數(shù)結(jié)果表明：并且乙草胺- - c u 復(fù)合污染土壤與長期施用農(nóng)藥土壤具有 較高相似性( 相似系數(shù)達7 4 1 ) 。除草劑乙草胺與銅的復(fù)合污染對蚯蚓的毒性研究結(jié)果 表明，低濃度水平的c u 與乙草胺復(fù)合時，毒性減弱；高濃度水平的c u 與乙草胺復(fù)合 時，毒性大大增強 2 4 1 。 重金屬與有機物的復(fù)合污染也嚴重影響植物的正常生長和發(fā)育。金彩霞等【2 5 1 研究豆 磺隆- - c d 復(fù)合污染對小麥的聯(lián)合毒性的結(jié)果表明，鎘和高濃度的豆磺隆復(fù)合起到協(xié)同 作用，而且豆磺隆- - c d 復(fù)合污染對小麥的株高、地上部鮮重和干重、根鮮重和干重的 聯(lián)合效應(yīng)都達到了極顯著水平。金彩霞2 6 】等研究了s m m 與c d 復(fù)合污染對4 種作物種 子根伸長和芽伸長的影響，結(jié)果顯示，低濃度s m m 作用下，不同濃度c d 處理對4 種 作物種子根伸長和芽伸長抑制效應(yīng)有顯著的差異，但高濃度下作用下，差異并不明顯， 當根和芽伸長的抑制率超過6 0 時，c d 濃度越高，s m m 對白菜和蘿卜根和芽伸長的抑 制作用越小，表明高濃度時s m m 與c d 之間存在拮抗效應(yīng)，在低濃度c d ( 2 0 0 m g k g ) 的 脅迫下，聯(lián)合作用主要體現(xiàn)為協(xié)同作用，但隨著s m m 濃度的增加，協(xié)同效應(yīng)不顯著； 在高濃度c d ( 5 0 0 m g k g ) 作用下，二者的聯(lián)合效應(yīng)主要依靠于c d 的作用。 王米道剛等以小麥種子為供試作物，研究了重金屬銅與除草劑草甘膦復(fù)合污染對其 發(fā)芽率以及發(fā)芽后的根長、芽長的影響。研究結(jié)果表明，在實驗濃度下銅單一污染對 小麥發(fā)芽率沒有明顯的影響，對根伸長和芽長的抑制顯著；而草甘膦單一污染對小麥發(fā) 芽、根伸長和芽長均有明顯的抑制效應(yīng)。當銅與草甘瞵復(fù)合污染時，銅的存在在一定程 度上減弱了草甘膦對小麥發(fā)芽及芽長的抑制作用；而在根伸長實驗中，在低草甘膦濃度 條件下，銅的存在在一定程度上增加了草甘膦對根伸長的抑制作用；在較高草甘膦濃度 條件下，銅的存在則降低了草甘膦對根伸長的抑制作用。銅的存在減輕草甘膦對小麥毒 性的可能原因是：草甘膦與銅絡(luò)合形成了毒性較小的穩(wěn)定絡(luò)合物，使草甘膦毒性降低或 失去活性。 1 4 實驗研究目的與意義和內(nèi)容 1 4 1 研究目的與意義 ( 1 ) 為c u s d 單一及復(fù)合污染的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險評價提供理論依據(jù) 目前，磺胺類藥物對土壤生態(tài)環(huán)境的影響研究還比較少。本實驗研究了c u - s d 單一 第一章緒論 度凝膠電泳( d g g e ) 分析各處理樣品間的相似程度，發(fā)現(xiàn)復(fù)合污染明顯影響微生物群落 結(jié)構(gòu)。由相似系數(shù)結(jié)果表明：并且乙草胺- - c u 復(fù)合污染土壤與長期施用農(nóng)藥土壤具有 較高相似性( 相似系數(shù)達7 4 1 ) 。除草劑乙草胺與銅的復(fù)合污染對蚯蚓的毒性研究結(jié)果 表明，低濃度水平的c u 與乙草胺復(fù)合時，毒性減弱；高濃度水平的c u 與乙草胺復(fù)合 時，毒性大大增強 2 4 1 。 重金屬與有機物的復(fù)合污染也嚴重影響植物的正常生長和發(fā)育。金彩霞等【2 5 1 研究豆 磺隆- - c d 復(fù)合污染對小麥的聯(lián)合毒性的結(jié)果表明，鎘和高濃度的豆磺隆復(fù)合起到協(xié)同 作用，而且豆磺隆- - c d 復(fù)合污染對小麥的株高、地上部鮮重和干重、根鮮重和干重的 聯(lián)合效應(yīng)都達到了極顯著水平。金彩霞2 6 】等研究了s m m 與c d 復(fù)合污染對4 種作物種 子根伸長和芽伸長的影響，結(jié)果顯示，低濃度s m m 作用下，不同濃度c d 處理對4 種 作物種子根伸長和芽伸長抑制效應(yīng)有顯著的差異，但高濃度下作用下，差異并不明顯， 當根和芽伸長的抑制率超過6 0 時，c d 濃度越高，s m m 對白菜和蘿卜根和芽伸長的抑 制作用越小，表明高濃度時s m m 與c d 之間存在拮抗效應(yīng)，在低濃度c d ( 2 0 0 m g k g ) 的 脅迫下，聯(lián)合作用主要體現(xiàn)為協(xié)同作用，但隨著s m m 濃度的增加，協(xié)同效應(yīng)不顯著； 在高濃度c d ( 5 0 0 m g k g ) 作用下，二者的聯(lián)合效應(yīng)主要依靠于c d 的作用。 王米道剛等以小麥種子為供試作物，研究了重金屬銅與除草劑草甘膦復(fù)合污染對其 發(fā)芽率以及發(fā)芽后的根長、芽長的影響。研究結(jié)果表明，在實驗濃度下銅單一污染對 小麥發(fā)芽率沒有明顯的影響，對根伸長和芽長的抑制顯著；而草甘膦單一污染對小麥發(fā) 芽、根伸長和芽長均有明顯的抑制效應(yīng)。當銅與草甘瞵復(fù)合污染時，銅的存在在一定程 度上減弱了草甘膦對小麥發(fā)芽及芽長的抑制作用；而在根伸長實驗中，在低草甘膦濃度 條件下，銅的存在在一定程度上增加了草甘膦對根伸長的抑制作用；在較高草甘膦濃度 條件下，銅的存在則降低了草甘膦對根伸長的抑制作用。銅的存在減輕草甘膦對小麥毒 性的可能原因是：草甘膦與銅絡(luò)合形成了毒性較小的穩(wěn)定絡(luò)合物，使草甘膦毒性降低或 失去活性。 1 4 實驗研究目的與意義和內(nèi)容 1 4 1 研究目的與意義 ( 1 ) 為c u s d 單一及復(fù)合污染的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險評價提供理論依據(jù) 目前，磺胺類藥物對土壤生態(tài)環(huán)境的影響研究還比較少。本實驗研究了c u - s d 單一 c u - 磺胺嘧啶單一及復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)研究 及復(fù)合污染對土壤微生物和植物的生態(tài)毒性效應(yīng)，探討了不同濃度c u - s d 單一及復(fù)合污 染脅迫下酶活性的變化規(guī)律，并結(jié)合4 種植物種子發(fā)芽與根伸長的試驗及幼苗生長生理 試驗，建立了相應(yīng)的劑量效應(yīng)關(guān)系，從而為c u s d 單一及復(fù)合污染土壤的環(huán)境生態(tài)風(fēng) 險評價提供了較為全面的數(shù)據(jù)資料，同時也為c u s d 單一及復(fù)合污染土壤的生態(tài)風(fēng)險評 價方法提供了研究方向。 ( 2 ) 可為診斷c u s d 單一及復(fù)合污染提供快捷有效的生物標記物 本研究通過對土壤微生物和植物幼苗生長相關(guān)的幾個常見生物標記物的比較研究， 篩選出較穩(wěn)定的、相對較敏感的分子生化水平的生物標記物，為診斷c u s d 單一及復(fù)合 污染提供簡單、快捷、有效的技術(shù)。 1 4 2 研究內(nèi)容 ( 1 ) c u s d 單一及復(fù)