铬(vi)和菲复合污染对土壤生物的毒性效应及危害性评价研究

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1、铬(VI)和菲复合污染对土壤生物的毒性效应及危害性评价研究1绪论1.1土壤重金属和多环芳烃（PAHs）污染现状与危害土壤是人类、植物、动物和微生物等赖以生存的重要环境之一，环境中约90％的污染物质最终都要沉积于土壤中。我国人口众多，土地资源严重缺乏，由于大量化学品的生产和使用，各种污染物质以多种途径排放到土壤中，造成严重的土壤污染，造成可利用耕地面积的不断减少，威胁人类生存和健康。土壤污染主要分两大类：无机污染和有机污染。其中，重金属是主要的无机污染物，原因是其很难被微生物分解，易在土壤中累积，甚至可以通过各种作用转化为毒性更大的金属-有机化合物[

2、1]。有机污染物中多环芳烃（PAHs）在环境中广泛存在、具有代表性，也是土壤的主要有机污染物之一。1979年，美国环保局（USEPA）公布了129种优先监测污染物，其中PAHs就有16种，我国环境保护部也将7种PAHs列入中国环境优先控制污染物黑名单[2-3]。通过农业部对污灌区的调查，发现在全国约140万hm2的污水灌区中，重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。我国约有1.5亿亩耕地遭受重金属（砷、镉、铜、锌、汞等）的污染，其中每年被重金属污染的粮食就已经达到了10

3、00多万吨，造成严重的经济损失[4]。目前，研究发现一些污染区土壤或植物体中的重金属含量超标或接近临界值。如周艺敏等[5]通过对天津市菜地土壤中8种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg、As)含量的测定，发现这几种重金属含量均比当地农业土壤背景值的一倍还高。宋菲等[6]测定了沈阳市菜地土壤几种重金属含量，发现该菜地土壤重金属Cu、Zn、Pb的平均值各为其背景值的7.06、3.87和3.96倍。谢建治等[7]通过对保定市郊污灌区、清灌区土壤及植物体内重金属Cd、Pb、Cu、Zn含量的检测，表明该市郊污灌区土壤及植物体内Cd、Pb、Cu、Z

4、n的含量显著高于清灌区。.........1.2土壤复合污染复合污染是指2种或2种以上元素或化学品存在于同一环境介质中的污染现象[38]。按污染物，可分为同源复合污染和异源复合污染。前者是指各种污染物于同一环境介质所形成的污染；而后者是指由不同的污染物所形成的复合污染[38]。按污染物种类，可分为有机复合污染、无机复合污染及有机-无机复合污染。其中，有机复合污染是由多种有机污染物在同一环境介质中存在所形成的；无机复合污染是由多种无机污染物同时存在所形成的；而有机-无机复合污染则是指有机和无机污染物在同一环境介质中共同存在所形成的污染[38]。按作用

5、模式，复合污染类型可以分为3种：（1）相加作用：几种污染物在混合体系中的毒性等于其中各个污染物单独作用时毒性之和，即∑T=T1+T2++Tn。（2）协同作用：两种或两种以上化学污染物同时作用于生物体后，对其产生的毒性作用大于它们单独与生物体作用时的总和，即∑T＞T1+T2++Tn。（3）拮抗作用：两种或两种以上化学污染物同时作用于生物体后，对其产生的毒性作用小于它们单独与生物体作用时的总和，即∑T＜T1+T2++Tn[39]。复合污染条件下污染物之间存在不同的交互作用类型，不同的研究者提出了不同的分类方法和评价指标（见表1-

6、3）。...........2铬（VI）和菲复合污染对土壤高等植物的毒性效应研究高等植物是构成土壤环境的重要部分之一，其生长情况与土壤污染程度有很大的关系。最初，杀虫剂及其它化学品的毒性危害程度常用植物毒性试验来检测，主要是通过检测暴露在污染物土壤中植物的根茎生长、生物量的变化或其耐污特性进行毒性诊断[70]。但是，随着国内外土壤污染评价要求的增加，高等植物毒性试验已经发展到对某些污染场地危险化学品潜在风险的评价，土壤污染场地及土壤生物修复中的评价等。目前，有关重金属或有机污染物对植物毒性效应的研究大多采用种子发芽试验和根伸长抑制试验[71-73]

7、，水培试验在一定程度上可以反映出污染物的毒性程度，但与实际土壤环境差别较大，不能准确地反映土壤中的污染物对植物的生态毒性。因此，本章采用OECD208陆生植物生长试验[74]，以绿豆、鸡毛菜和水稻为受试植物，研究了不同浓度的铬(VI)和菲单一及复合暴露3种植物种子出苗、茎长和地上鲜重的影响，并探讨了不同植物对铬(VI)和菲单一及复合污染指示指标的差异性和敏感性。2.1试验材料2试验种子由上海市农业科学研究院提供，初期选择了10种植物种子（水稻、番茄、鸡毛菜、白菜、生菜、豇豆、绿豆、萝卜、黄瓜和黑麦草）进行筛选。依据种子发芽与根伸长试验情况，选用形状

8、稳定、出苗率高的绿豆、鸡毛菜和水稻种子为供试植物。其中，绿豆（Phaseolusaureus）属于豆科，在我国广泛栽培，性