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镉(Cd)是一种常见的重金属,在环境中易迁移和转化。辛硫磷是一种常见的有机磷杀虫剂,能够抑制神经系统乙酰胆碱酯酶活性使昆虫死亡。本文采用人工土壤法研究了不同浓度Cd与辛硫磷单一及复合污染对蚯蚓及土壤环境的亚急性毒性效应,测定了不同老化时间时蚯蚓体内及土壤中辛硫磷含量、Cd含量,从细胞和分子水平上研究了Cd和辛硫磷单一及复合污染对蚯蚓各项生理生化指标与土壤酶活性、微生物群落结构的影响。Cd单一污染时,蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性随老化时间(0-28天)与初始浓度的增加呈“诱导-抑制”效应,21天时处理组25mg/kg的SOD活性达到最高,而14天时处理组100mg/kg的CAT活性达到最高。土壤脲酶(UE)活性随老化时间延长有升高趋势,第28天是7天的1.6-10.9倍。辛硫磷单一污染时,蚯蚓体内CAT、SOD活性随辛硫磷初始浓度的增加呈先升高后降低的趋势,均在实验组25mg/kg达到最大。暴露后期MDA(丙二醛)含量显著增加,28天实验组100mg/kg是对照组的1.52倍。辛硫磷使土壤酸性磷酸酶(ACP)活性显著提高,各实验组是对照组的1.06-5.78倍。与单一污染相比,Cd与辛硫磷的复合污染对SOD活性起协同作用;复合污染对CAT活性的影响与浓度有关,当Cd浓度为25mg/kg时,复合污染对CAT活性具有拮抗作用;而Cd浓度为100mg/kg时,对CAT活性起协同作用;此外,复合污染对MDA含量表现为拮抗作用。对两种土壤酶而言,复合污染对UE活性表现出协同作用,而对ACP活性表现拮抗作用。测定7天(A组)和28天(D组)复合污染土壤样品细菌群落结构。结果显示,Proteobacteria(变形菌门)是各实验组土壤的优势菌门,占总数的58%-67%。降解辛硫磷的优势菌属是Massilia(酸杆菌属)、Sphingomonas(硫杆菌属),而降解Cd的优势菌属则是Limnobacter(伯克氏菌属)。28天时,细菌OUTs数量随Cd和辛硫磷浓度增加而减少,土壤细菌丰富度下降。由T-test组间物种差异分析可知,A组与D组在细菌门水平存在显著差异且A组物种多样性大于D组。综上所述,蚯蚓体内SOD活性、CAT活性、MDA含量与土壤UE活性、ACP活性、微生物群落结构变化可作为生物标志物,对镉与辛硫磷的毒性作用进行评价与表征。