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《南开大学》 2010年
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土壤典型PPCPs污染及与重金属Cd的联合毒性及机理

陈翠红  
【摘要】:本文以目前使用量最大的两种多环麝香(佳乐麝香HHCB和吐纳麝香AHTN)和镉(Cd)作为研究对象,选取小麦(Triticum aestivum)为受试植物,研究土壤中多环麝香和Cd单一及复合污染对小麦种子发芽、根伸长和芽伸长的急性毒性;以及低浓度长期暴露后小麦幼苗叶绿素(CHL)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等生理生化指标的变化情况。为了进一步阐明复合污染的毒性作用机理,本文对佳乐麝香和镉在小麦植株各部分的累积量进行了研究;同时,研究了佳乐麝香在中国典型土壤上的吸附-解吸性能以及重金属对佳乐麝香吸附-解吸性能的影响。 实验结果表明:单一多环麝香和Cd与小麦根伸长和芽伸长抑制率之间具有良好的剂量-效应关系。根据回归得到的EC50值可知,种子发芽率、根伸长和芽伸长三指标对多环麝香和Cd的敏感性顺序正好相反。HHCB和Cd、AHTN和Cd组成的复合污染对小麦根伸长抑制的EC50值为0.530 TUmix和0.614 TUmix,显著低于1 TUmix,因此,多环麝香和Cd复合污染对小麦根伸长的抑制表现为协同作用。 在单一HHCB胁迫下,暴露初期CHL含量表现为低浓度促进、高浓度抑制的两阶段变化趋势,暴露中、后期CHL含量随HHCB浓度升高而降低;MDA含量在小麦叶片和根组织中表现为不同的变化趋势,在小麦叶片组织中随污染物浓度的升高而升高,而在小麦根组织中高浓度长期胁迫则会导致MDA含量显著降低;小麦叶片和根组织中的抗氧化防御系统具有一定的自我保护能力,但是随着暴露时间和污染物浓度的增加,自我保护能力逐渐丧失,造成植物组织的氧化损伤。 在HHCB和Cd的复合污染条件下,CHL含量随HHCB浓度的升高而降低,并显著低于控制组及单一Cd污染处理组;在小麦叶片组织中MDA含量大多高于单一Cd污染处理组;在小麦根组织中,低浓度短期暴露使复合污染处理组MDA含量高于单一Cd污染处理组,但是随着暴露时间和污染物浓度的增加,复合污染处理组MDA含量低于单一Cd污染处理组。从CHL和MDA含量的变化可以看出,HHCB和Cd的复合污染造成氧化胁迫加剧。AHTN和Cd的复合污染也造成了类似的结果。 HHCB在植株根部累积量大于茎和叶中的累积量,由于HHCB的高亲脂性,HHCB更易累积于脂质含量较高的部位。潮土中小麦对HHCB累积量高于褐土而潮土中小麦对Cd的累积量则低于褐土。在潮土中,Cd能促进HHCB在小麦根部的累积,抑制HHCB在小麦茎和叶中的累积;在褐土中,Cd对HHCB在小麦植株根、茎和叶三部分的累积都起到促进作用。除此之外,HHCB可显著促进Cd在小麦植株的累积。 HHCB在三种典型土壤中的吸附-解吸数据均可由Freundlich模型拟合,说明HHCB在土壤表面的吸附表现为非线性吸附。在相同的HHCB平衡浓度下HHCB在土壤表面的吸附量大小顺序为棕壤>潮土>红壤,这与土壤有机质含量大小顺序一致。重金属Cd抑制HHCB在三种土壤表面的吸附,而Cu则促进HHCB的吸附。分析HHCB在三种土壤上的解吸滞后系数发现,Cd使HHCB的解吸滞后性增强,Cu则降低HHCB的解吸滞后性。
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X53;X171.5

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