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除草剂是我国水体常见的一类有机污染物,其对水生生物的生长及生态效应目前尚未引起足够重视。本文研究了不同类型除草剂对常见藻类生长的影响,从低浓度除草剂与环境因子相互作用刺激藻类生长的角度,探索了除草剂污染导致水华发生的可能性。本研究以蓝藻门铜绿微囊藻和绿藻门四尾栅藻作为测试生物,通过对反映藻类生物量的指标--细胞密度、藻液吸光度、叶绿素a的含量、蛋白质含量、SOD酶活性的测定,研究了二氯喹啉酸、苄嘧磺隆、苯磺隆、乙草胺、丁草胺、阿特拉津等不同类型的除草剂对这两种藻的生理生化以及生长的单一效应和二元、三元复合效应。得到以下结论:
(1)藻细胞密度与藻液在685nm处的吸光度间存在很好的相关关系,相关系数大于0.99。说明藻液吸光度是反映藻类生物量的一个良好指标,据此建立了吸光度法快速测定藻类生物量的方法。
(2)除草剂在低浓度下能够刺激藻的生长,在单一效应和二元复合效应中都观察到低浓度的除草剂刺激藻类生长的效应。在单一效应试验中,阿特拉津促进铜绿微囊藻生长的浓度为0.001 mg.L-1,刺激最大效应为19.6%;对四尾栅藻的促进浓度为(≤0.100 mg.L-1),刺激最大效应达229.8%。二氯喹啉酸对四尾栅藻促进的浓度为(≤0.050 mg.L-1),刺激最大效应达16.9%。在二元复合效应中,二氯喹啉酸+苄嘧磺隆、丁草胺+苄嘧磺隆两种混剂在低浓度下都可以刺激铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长,0.001 mg.L-1苄嘧磺隆与0.001,0.005,0.010 mg.L-1二氯喹啉酸复合对铜绿微囊藻的刺激效应在1.06~21.0%之间,对四尾栅藻的刺激效应在7.82~23.4%之间。0.001 mg.L-1丁草胺与0.001,0.002,0.005 mg.L-1苄嘧磺隆复合对铜绿微囊藻刺激效应在1.06~3.71%,对四尾栅藻刺激效应在2.37~25.8%。供试除草剂对两种藻的低浓度刺激效应可能是除草剂污染水体发生水华或赤潮的原因之一。
(3)除草剂在较高浓度时可以抑制藻的生长。丁草胺对铜绿微囊藻96h-EC50为0.899,对四尾栅藻96h-EC50为2.920,用实验室内比较毒理学的方法评价丁草胺对藻类的毒性,均属于中毒。在二元混合效应试验中,高浓度两种混剂都不同程度的抑制铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长。0.010mg.L-1苄嘧磺隆与0.010,0.050,0.100 mg.L-1二氯喹啉酸复合对铜绿微囊藻毒性范围在1.22%~12.3%,对四尾栅藻毒性范围在1.90~6.31%。0.010 mg.L-1丁草胺与0.010,0.020,0.050 mg.L-1苄嘧磺隆对铜绿微囊藻抑制效应在0.892~12.8%,对四尾栅藻毒性范围在0.901~3.81%。三元混合实验中,浓度分为0.100 mg.L-1三种类型混剂(a:阿特拉津+丁草胺+苄嘧磺隆;b:丁草胺+苄嘧磺隆+二氯喹啉酸;c:乙草胺+苯磺隆+苄嘧磺隆)对四尾栅藻的生长有显著的抑制作用,最大抑制率分别为24.5%,17.4%,17.6%。混剂阿特拉津+丁草胺+苄嘧磺隆对铜绿微囊藻也表现出抑制作用,最大抑制率为40.5%。
(4)单一效应的实验结果和二元复合效应的结果有很大不同。0.050 mg.L-1二氯喹啉酸明显刺激四尾栅藻的生长,0.010 mg.L-1苄嘧磺隆对四尾栅藻的生长无显著影响,当0.050 mg.L-1二氯喹啉酸与0.010 mg.L-1苄嘧磺隆复合时对四尾栅藻的生长表现出刺激生长效应。单一效应往往不能客观反应出农药共存时对水生生物的作用,因此必须加强研究多种农药的联合效应。
(5)同一藻种对不同类型除草剂敏感性不同。铜绿微囊藻对4种除草剂的敏感性为阿特拉津>丁草胺>二氯喹啉酸>苄嘧磺隆。四尾栅藻对4种除草剂的敏感性为阿特拉津>二氯喹啉酸>丁草胺>苄嘧磺隆。
(6)两种藻对同一种除草剂的敏感性也不同。阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应大于铜绿微囊藻。丁草胺和苄嘧磺隆对四尾栅藻的毒性效应大于对铜绿微囊藻的毒性效应。二氯喹啉酸在低浓度下(0.050 mg.L-1)对四尾栅藻有刺激效应,在产生毒性条件的前提下,对四尾栅藻的毒性效应大于对铜绿微囊藻的毒性效应。在二元混合效应实验中,两种混剂对四尾栅藻的刺激效应大于铜绿微囊藻。对敏感性的研究,可以为解释蓝藻成为水华优势藻属的原因提供新的思路。