磺胺与镉对三种水生植物单一及联合效应探究

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重金属镉和抗生素磺胺是畜牧业中常见的污染物,在养殖废水中经常同时存在,水体中抗生素与重金属相互作用,对水生植物产生显著的毒性,因此研究抗生素与重金属的联合污染风险在环境毒性评估方面有着重要的意义。本文研究了两种沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和黑藻(Hydrilla verticillata(L.f.)Royle)在14天磺胺(0.1、0.5、1、2.5、5和10 mg/L)暴露处理后鲜重和生理指标的变化,初步比较了两种沉水植物对磺胺的耐受敏感度。另外本文还研究了单一磺胺与镉及其联合14天和28天暴露处理后,漂浮植物水鳖(Hydrocharis dubia(Bl.)Backer)的生长指标、非酶系统和抗氧化酶系统的变化,根据环境浓度,将单一磺胺浓度设置为0.5,1,2.5,5,10 mg/L,镉单一胁迫浓度设置为0.01,0.1,0.5,1,2.5 mg/L,混合处理组浓度设置为0.5+0.01,1+0.1,2.5+0.5,5+1,10+2.5 mg/L。实验结果将为抗生素和重金属的植物修复选择最优植物提供理论依据,以及为评价重金属镉和抗生素磺胺联合污染的生态风险提供参考。研究结果如下:(1)在磺胺处理14天后,从鲜重来看,在10 mg/L磺胺处理组,黑藻的生长受到更明显的抑制,相对生长速率(RGR)在最高浓度处理组时显著降低,叶绿素含量没有显著变化。低浓度(≤0.5 mg/L)处理组,苦草的生物量积累受到了促进作用,但随着浓度升高,RGR逐渐下降,光合色素含量受到明显的抑制。两种植物的丙二醛(MDA)含量和可溶性蛋白含量都没有显著变化,在低浓度时,黑藻的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)被激活清除自由基,而高浓度时,SOD和CAT恢复到正常水平,过氧化物酶(POD)起主要的保护作用。苦草组的SOD和多酚氧化酶(PPO)是主要的保护酶。总的来看,苦草对磺胺胁迫的耐受性更强。(2)在磺胺与镉单一及联合处理28天后,水鳖的叶绿素含量均显著下降。单一磺胺处理时,POD起主要保护作用。14天处理后对叶绿素含量影响较小,可溶性糖和可溶性蛋白发挥调节作用。单一镉处理14天,可溶性蛋白、PPO和POD是主要的保护物质,而可溶性糖和POD在28天暴露下起重要保护作用。联合处理14天时,可溶性蛋白、POD和CAT是主要的保护物质。28天胁迫时,可溶性糖和POD则发挥主要作用。从形态指标来看,单一胁迫时,镉对水鳖的毒性明显大于磺胺。低浓度联合胁迫时,磺胺与镉对水鳖的联合毒性大于两种毒物单独作用,表现为协同作用。随着联合浓度的逐渐升高,抗氧化酶响应消极,磺胺与镉对水鳖有拮抗作用。综上所述,各浓度磺胺对两种水生植物均产生一定的影响,两种沉水植物对磺胺的敏感性表现不同,综合来看,苦草对磺胺的耐性更强。抗生素磺胺和重金属镉在水生生态系统中的复合污染效应较为复杂,单一胁迫时,镉对水鳖的毒性显著大于磺胺。磺胺与镉的联合毒性作用与浓度有关,低浓度联合胁迫时,磺胺与镉对水鳖的联合毒性表现为协同作用。随着联合浓度的逐渐升高,磺胺与镉对水鳖有拮抗作用。
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