土壤镉、锌单一及复合污染对蚯蚓抗氧化系统的影响

摘要

随着我国工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。而进入土壤环境中的重金属不只一种，而且它们常常相伴产生复合污染。镉(Cd)、锌(Zn)在元素周期表中都属于ⅡB族元素，在地球元素化学分类中列为亲硫元素。由于Cd、Zn化学性质相似，因此在自然界总是伴生、伴存而造成复合污染，并经食物链进入人体，危害人类健康。蚯蚓是土壤中重要的无脊椎动物，由于它处于陆地生态系统食物链的底部，它可与土壤重金属密切接触，并通过食物链的放大作用富积其中的重金属，因此蚯蚓对土壤重金属的污染具有一定的指示作用。蚯蚓受到重金属胁迫时，体内抗氧化系统会发生一定的变化，因此蚯蚓抗氧化系统与重金属之间存在一定的关系。目前，国内外关于重金属胁迫下抗氧化系统的研究不多。而且现有的关于重金属对抗氧化系统的研究，大多集中在单一重金属污染，关于重金属复合污染国内还少见报道。鉴于此，本论文就土壤Cd、Zn单一及复合污染对蚯蚓抗氧化系统的影响进行了研究，从而为土壤Cd、Zn单一及复合污染的风险做出预警。
　　 通过研究重金属Cd、Zn单一及复合污染对MT的影响，明确了蚯蚓MT在Cd、Zn解毒中的重要作用。Cd、Zn单一污染试验表明，Cd的毒害效应明显强于Zn。此外随着Cd浓度和处理时间的增加，蚯蚓体内的MT含量显著增加，剂量-效应关系十分明显，而土壤Zn处理对MT的影响很小。复合污染结果表明：蚯蚓MT含量与浓度的组合和暴露时间密切相关。不同的浓度组合会导致不同的效应，但以拮抗作用为主，说明了Zn对Cd的毒害有一定的减轻作用。复合污染的方差分析表明：Cd浓度、暴露时间和暴露剂量是制约蚯蚓MT的主要因素。
　　 通过研究重金属Cd、Zn单一及复合污染对抗氧化酶(CAT、POD、GST)的影响，了解Cd、Zn胁迫下抗氧化酶的响应，从而进一步了解重金属的致毒机理，
　　 蚯蚓在单一Cd污染胁迫下，不同抗氧化酶的响应表现出不同的规律。在CAT和GST活性上，不同处理组之间均不呈显著性差异(P＞0.05)。在POD活性上，当胁迫时间为7天时，300mg/kg的Cd处理组显著高于对照（P＜0.05），但100mg/kg的Cd处理组与对照不呈显著性差异；当胁迫时间为14天时，Cd处理组全都显著高于对照；而胁迫时间为28天时，Cd处理组与对照均不呈显著性差异(P＞0.05)。
　　 蚯蚓在单一Zn胁迫下，不同抗氧化酶的相应也表现出不同的规律性。在CAT活性上，不同处理组之间均不呈显著性差异。在POD活性上，当胁迫时间为7天时，100mg/kgZn显著高于对照，但500mg/kgZn与对照不呈显著性差异；当胁迫时间为14天时，Zn处理组全都显著高于对照；而胁迫时间为28天时，Zn处理组与对照均不呈显著性差异。在GST活性上，7天的Zn处理组均显著低于对照；14天时，不同处理组之间不呈显著性差异；28天时，500mg/kgZn显著高于对照，但100mg/kgZn与对照不呈显著性差异。
　　 当土壤以不同浓度Cd为背景与Zn构成复合污染时，在CAT和GST的活性上，不同处理组之间都未表现出显著的差异性；而在POD的活性上，复合污染的结果说明：Zn在短时间内（7天和14天）还不能完全消除Cd的毒害，直到在暴露后期，复合处理组才低于单一Cd污染。
　　 单一污染方差分析的结果表明：暴露时间对CAT和POD的活性影响都呈显著性差异（P＜0.05），而对GST活性的影响不呈显著性差异；各因素及其交互作对总变异的贡献大小上，在CAT和POD活性上贡献最大的为暴露时间，而对GST活性贡献上最大的则为暴露剂量。复合污染方差分析表明：暴露时间对所有酶活性的影响均呈极显著性差异（P＜0.01）；且在所有酶活性上，暴露时间对总变异的贡献均为最大。
　　 可见，蚯蚓在受到Cd、Zn污染胁迫时，相比抗氧化酶，MT在解除氧化胁迫上发挥了更大的作用。

目录

文摘

英文文摘

项目基金资助

图表目录

英文缩略语索引

第一章 绪论

1 研究内容

2 本研究的目的和意义

3 技术路线

第二章 文献综述

1 土壤重金属污染

1.1 土壤重金属污染的特点

1.2 土壤重金属污染的现状

1.3 土壤环境中镉的污染

1.4 土壤环境中锌的污染

1.5 土壤环境中重金属的复合污染

1.6 重金属污染的生物监测

2 蚯蚓对重金属污染的指示作用

2.1 蚯蚓抗氧化系统的机理

2.2 重金属胁迫下蚯蚓抗氧化系统的研究现状

3 蚯蚓生态毒理学

3.1 第一种分类方法

3.2 第二种分类方法

第三章 土壤镉、锌单一及复合污染对蚯蚓金属硫蛋白含量的影响

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

2 结果与讨论

2.1 单一污染对蚯蚓MT的影响

2.2 复合污染对蚯蚓MT的影响

3 本章小结

第四章 土壤镉、锌单一及复合污染对蚯蚓抗氧化酶活性的影响

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

2 结果与讨论

2.1 土壤Cd、Zn单一及复合污染对CAT的影响

2.2 土壤Cd、Zn单一及复合污染对POD的影响

2.3 土壤Cd、Zn单一及复合污染对GST的影响

3 本章小结

第五章 全文结论、创新与展望

1 结论

2 本论文创新和不足之处

3 展望

全文参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文