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重金属与异丙甲草胺对斜生栅藻的联合毒性及手性选择性差异研究

胡晓娜  
【摘要】:有机-无机复合污染中农药和重金属的复合污染研究日趋受到人们的重视,本文选取手性农药酰胺类除草剂异丙甲草胺与重金属锌(Zn2+)、镉(Cd2+)作为研究对象,探讨其单独及联合作用对斜生栅藻的生态毒性效应。主要研究内容包括以下几部分: (1)研究了Zn2+存在条件下Rac-和S-异丙甲草胺对斜生栅藻的急性毒性及对叶绿素含量的影响,探讨分析了Zn2+存在对Rac-和S-异丙甲草胺对斜生栅藻的立体选择性毒性的影响。结果表明,Zn2+存在条件下Rac-、S-异丙甲草胺对斜生栅藻的生长趋势影响与除草剂单独作用时的趋势基本相同,Zn2+的存在降低了高浓度除草剂对斜生栅藻的生长抑制作用,处理初期(24h)0.3mg·L-1Rac-和S-异丙甲草胺单独对斜生栅藻生长的抑制率分别为49.61%和59.73%,与Zn2+联合作用其抑制率分别为38.41%和42.52%。Zn2+的存在增加了Rac-和S-异丙甲草胺对斜生栅藻的立体选择性毒性差异,使S-异丙甲草胺急性毒性增大的程度大于Rac-异丙甲草胺毒性的增加;与Zn2+的联合毒性作用类型表现为除草剂在低浓度下为部分相加作用,高浓度下为拮抗作用;除草剂单独及与Zn2+联合作用处理96h后的斜生栅藻叶绿素含量变化与其生长趋势基本一致。 (2)研究了Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻的急性毒性影响。Cd2+与S-异丙甲草胺单独作用对斜生栅藻的生长抑制率随着有毒物质浓度的升高和暴露时间的延长而增大,存在剂量效应和时间效应关系;高浓度Cd2+与高浓度S-异丙甲草胺联合作用对斜生栅藻的生长抑制率低于高浓度Cd2+与高浓度S-异丙甲草胺单独作用时的抑制率,高浓度Cd2+与高浓度S-异丙甲草胺的联合作用表现为拮抗作用,这与根据联合毒性评价方法得到的结论一致;Cd2+与S-异丙甲草胺单独作用时的EC5o值均随着处理时间的延长而减小,24、48、72、96h时,Cd2+单独作用的EC5o值分别为0.27、0.17、0.16、0.16mg·L-1,S-异丙甲草胺单独作用的EC5o值分别为0.24、0.16、0.14、0.13mg·L-1,且S-异丙甲草胺的急性毒性作用大于Cd2+。 (3)研究了Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻的超氧化物歧化酶(SOD)活性和细胞通透性的影响。暴露96h后,在Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用下,斜生栅藻细胞总可溶性蛋白含量随有毒物质浓度的升高而降低;Cd2+单独作用对斜生栅藻细胞蛋白含量的影响显著于S-异丙甲草胺单独作用时的影响;暴露96h后,在Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用下,斜生栅藻细胞超氧化物歧化酶活性随有毒物质浓度的升高呈先激活后抑制的趋势;高浓度Cd2+与高浓度S-异丙甲草胺联合作用时藻细胞内SOD酶活性的抑制作用明显,这可能是由于联合作用对斜生栅藻细胞生长抑制率较大而导致的,联合毒性效应虽表现为拮抗作用,但毒性还是很强,导致大量自由基生成从而使细胞的抗氧化酶能力下降。Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻细胞膜通透性的影响总体上呈逐渐增大的趋势,72h时,Cd2+单独作用下处理组所产生的荧光信号强度随着Cd2+浓度的增加分别是空白组的1.46、4.11和7.20倍,且S-异丙甲草胺单独作用对藻细胞膜通透性的影响显著于Cd2+单独作用的影响;在高浓度S-异丙甲草胺条件下,Cd2+与S-异丙甲草胺联合作用对藻细胞膜通透性的影响逐渐减弱,且随着Cd2+浓度升高,联合毒性越小,表现为拮抗作用。 (4)研究了Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻叶绿素含量及叶绿素荧光特性的影响。暴露96h后,Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用时斜生栅藻叶绿素的含量变化趋势与其生长趋势基本一致;Cd2+单独作用对斜生栅藻Fv/Fm、Fv/F0、Y(Ⅱ)、qP、NPQ以及rETR的影响要显著于S-异丙甲草胺单独作用的影响;Cd2+与S-异丙甲草胺单独及联合作用对斜生栅藻Y(Ⅱ)、qPNPQ以及rETR的影响总体上随有毒物质浓度的升高而增加,高浓度Cd2+与高浓度S-异丙甲草胺的联合毒性效应表现为拮抗作用,但均对斜生栅藻正常生理功能造成严重伤害,PSⅡ受损,抑制光合作用的原初反应,阻碍光合电子传递的过程,对热能的耗散能力也逐渐丧失。


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