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抗生素作为最具代表性的一类药品和个人护理用品(PPCPs),因其杀菌抑菌作用显著,又可促进动物生长,而被广泛应用于临床及养殖业。这些抗生素会通过动物粪便、再生水回用、垃圾填埋等多种途径进入到土壤环境,从而对土壤—植物系统造成潜在危害。抗生素等PPCPs在土壤环境中虽然浓度低且通常不具有急性毒性,但是它们具有类持久性,并且多以复合污染形式残留于土壤中,因此,它们长期暴露于土壤—植物系统中所产生的单一及复合污染效应不容忽视。 本文采用盆栽试验,以小白菜(Brassica chinensis)为模式植物,以棕壤为供试土壤,利用传统毒理学实验方法,以及高效液相色谱分析技术、磷脂脂肪酸分析等,研究了土壤中检出率和检出浓度较高的三种抗生素四环素(TC)、金霉素(CTC)和磺胺嘧啶(SD)在土壤-植物系统中单一及二元复合污染的生态毒性效应,主要包括抗生素在土壤和植物中的残留、抗生素对小白菜种子萌发及生长发育的毒性效应、抗生素对土壤酶活性及土壤微生物群落结构多样性的影响等,实验结果表明: (1)不同实验浓度的三种抗生素(0.5~25mg/kg)在土壤中呈现出随暴露时间延长其残留浓度逐渐降低的趋势。相对于低浓度处理组(0.5mg/kg),中高浓度处理组(5~25mg/kg)土壤中抗生素削减速度相对缓慢。同时,种植于抗生素污染土壤中的小白菜体内也有不同程度抗生素的累积。在小白菜整个生长周期内,其体内抗生素的含量呈逐渐增加的趋势,幼苗期小白菜叶片中SD累积量较高,而收获期小白菜叶片中TC和CTC的累积量较为突出。 (2)土壤外源抗生素残留对小白菜的种子萌发及其生长发育具有显著的“剂量效应”关系。低浓度抗生素(0.5mg/kg)二元复合污染促进了小白菜芽和根部的生长,TC-CTC复合污染促进效果更为显著。随着抗生素浓度的增加,小白菜芽及根部的生长逐渐受到抑制,且对根长的抑制作用较芽长更为显著,25mg/kgTC-CTC复合污染对根长的抑制率高达72.7%。在小白菜整个生长周期内,抗生素的污染胁迫显著抑制了小白菜叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性及可溶性蛋白(SP)的合成能力,且抗生素浓度与毒性效应之间具有一定的剂量-效应关系。相对于抗生素单一污染,二元复合污染胁迫对小白菜生长发育的毒性效应更为显著,尤其以四环素与金霉素复合污染胁迫效应最为突出。 (3)抗生素单一及复合污染对植物根际土壤中的土壤酶活性及微生物群落结构具有显著影响。低浓度抗生素单一污染对土壤酸性磷酸酶(ACP)及脲酶(UE)的活性有一定的诱导作用,但二元复合污染对ACP和UE活性具有抑制作用。随着暴露浓度的增加,抗生素单一及复合污染胁迫对根际土壤ACP和UE活性均产生显著抑制作用,尤其以TC-CTC复合污染时的抑制作用最为显著。暴露时间的延长可减缓抗生素胁迫对S-ACP和UE活性的抑制作用。抗生素胁迫对根际土壤微生物群落结构也具有显著影响。三种抗生素单一污染时显著抑制土壤微生物PLFA总量,其中TC与CTC的抑制效应显著大于SD。随着暴露时间的延长,抗生素对土壤微生物PLFA的抑制作用减弱。抗生素二元复合污染物对土壤微生物PLFA的影响与其单一暴露时不同,TC-CTC复合污染对细菌、真菌、放线菌、革兰氏阴性菌(G-)、革兰氏阳性菌(G+)的影响主要表现为协同作用,而TC-SD复合污染主要表现为拮抗作用。