（环境科学专业论文）五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响.pdf

五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 氢酶的活性均随着处理浓度的升高呈现先升高后降低的趋势，重金属p b 2 + 和c d 2 + 单一污染对绿豆芽叶和根中的c a t 活性亦是低浓度激活，高浓度抑制。 ( 6 ) p b 2 + 和c d 2 + 联合作用时，绿豆芽叶中多酚氧化酶的活性随处理浓度的增 加呈现降低的趋势。低浓度p b 2 + 和c d 2 + 联合作用对绿豆芽叶中p p o 活性的影响 是拮抗作用，高浓度p b 2 + 和c d 2 十联合作用对绿豆芽叶中p p o 活性的影响是协同 作用；绿豆芽根中多酚氧化酶的活性均随着处理浓度的升高呈现先升高后降低的 趋势。低浓度p b 2 + 和c d 2 十联合作用对绿豆芽根中p p o 活性的影响是拮抗作用， 但当联合处理浓度过高时，p b 2 + 和c d 2 + 联合作用对绿豆芽根中p p o 活性的影响是 相加作用，绿豆芽体内的p p o 的活性为0 ；p b 2 + 和c d 2 + 联合作用时，绿豆芽叶和 根中过氧化氢酶的活性均随着处理浓度的升高呈现先升高后降低的趋势，低浓度 下，p b 2 + 和c d 2 + 联合对绿豆芽叶中c a t 的活性的影响属于拮抗作用，当c d 2 + 的浓 度增加到4 0m g l ，p b 2 + 的浓度增加到4 0 0m g l 时，p b 2 + 和c d 2 + 联合对绿豆芽叶 中c a t 的活性的影响属于协同作用，c a t 活性变为o 。低浓度下p b 2 + 和c d 2 + 联合 作用对绿豆芽根中p p o 活性的影响是协同作用。高浓度下p b 2 + 和c d 2 + 联合对绿 豆芽根中c a t 的活性的影响属于拮抗作用。 关键词：五氯酚三苯基锡浮萍绿豆重金属联合作用 i l 青岛科技大学研究生学位论文 t h ee f f e c to fp c p ，t p ta n dh e a v y m e t a lo nt h eg r o w t ha n d p h y s i o l o g i c a lp a r a m e t e ro f p l a n t s a b s t r a c t i ti ss t u d i e dt h a tt o x i ce f f e c to fp e n t a c h l o r o p h e n o l ( p c p ) a n dt r i p h e n y l t i n ( t p t ) o nt h eg r o w t ha n dp h y s i o l o g i c a li n d e xo fl e m n am i n o r 、s p i r o d e l ap o 纱砌i z a a n dm u n gb e a n t h et o x i ce f f e c to fc u a + a n dc 十s i n g l ea n dc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h e g r o w t ha n dc h r o l o p h y l lc o n t e n to fs p i r o d e l ap o l y r r h i z a ，a n dt h et o x i ce f f e c to fp b 2 + a n dc + s i n g l ea n dc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg r o w t ha n dp h y s i o l o g i c a lp a r a m e t e ro f m u n gb e a n t h er e s u l t so fe x p e f i m e n t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w ： ( 1 ) t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h e9 6hi c 5 0o fp c pt ot h en u m b e ro fl e m n a m i n o r sl e a fi s1 18m g l ，t h e9 6hi c 5 0o fp c pt ot h en u m b e ro fs p i r o d e l ap o l y r r h i z ai l e a fi s1 0 0m g m ，t h e1 2 0hi c 5 0o fp c pt ot h en u m b e ro fm u n gb e a n l e a fi s5 7 4 m g l ，t h e1 2 0hi c s oo f p c pt ot h en u m b e ro f m u n gb e a n r o o ti s7 1 6m g l ，t h e1 2 0 h i c s oo fp c p t ot h el e n g t ho fm u n gb e a n r o o ti s3 7 0m g l t h er e s u l ti n d i c a t e st h a t t h e9 6hi c s oo ft p tt ot h en u m b e ro fl e m n am i n o r sl e a fi s0 10m g n t h e9 6hi c 5 0 o ft p tt ot h en u m b e ro fs p i r o d e l ap o l y r r h i z a sl e a fi so 71m g l ，t h e12 0hi c 5 0o f t p tt ot h en u m b e ro fm u n gb e a n l e a fi s5 8 4m g l ，t h e1 2 0hi c 5 0o ft p tt ot h e l e n g t ho fm u n gb e a n r o o ti s3 8 7m g r t t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h e9 6hi c s oo fc 十 t ot h en u m b e ro fs p i r o d e l ap o 劬柏切sl e a fi s0 5 7m g l ，t h e9 6hi c 5 0o fc + t ot h e n u m b e ro f s p i r o d e l a p o b ，r r h i z a sl e a f i s2 3 9m g l t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h e1 2 0h i c 5 0o fp b 计t ot h en u m b e ro fm u n gb e a n sl e a fi s2 8 2 7 4m g l ，t h e12 0hi c s oo fp b 计 五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 t ot h en u m b e ro fm u n gb e a n sr o o ti s6 4 7m g l ，t h e12 0hi c 5 0o f c d pt ot h en u m b e r o fm u n gb e a n sl e a fi s19 5 2m g l ，t h e12 0hi c s oo fc d 2 + t ot h en u m b e ro fm u n g b e a n sr o o ti s1 3 8 6m g m ( 2 ) t h ev a l u e so fe n z y m i ca c t i v i t yi nt h ep l a n t s o fp c p a r et h es a m ew i t h t p t t h i ss h o w e dt h a t ，a tl o wc o n c e n t r m i o n ，p c pa n dt p ts t i m u l a t et h eg r o w t ho f p l a n t s ，a n da th i g hc o n c e n t r a t i o n ，p c pa n dt p t i n h i b i tt h eg r o w t ho f p l a n t s r 3 ) t h ei n f l u e n c eo ft h ec u 2 + a n dc d pc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg r o w t ho f s p i r o d e l ap o l y r r h i z ai sa n t a g o n i s t i ce f f e c t a tl o wc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo ft h e c u 2 + a n dc d 什c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ec h r o l o p h y l lc o n t e n to fs p i r o d e l ap o l y r r h i z a i sa n t a g o n i s t i ce f f e c t ，a th i g hc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c ei sa d d i t i v ee f f e c t ( 4 ) t h ei n f l u e n c eo ft h ep b z + a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg r o w t ho f m u n gb e a n l e a fi ss y n e r g i s t i ce f f e c t a tl o wa n dh i 曲c o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo f t h ep b 2 + a n dc d 2 十c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg r o w t ho fm u n gb e a n r o o ti ss y n e r g i s t i c e f f e c t ，a tt h ec o n c e n t r a t i o no f2 0 0m 叽p b 2 + + 2 0m g lc d + ，t h ei n f l u e n c eo ft h ep b 2 + a n dc d pc o m b i n e dp o l l u t i o no nt h eg r o w t ho fm u n gb e a n 童r o o ti sa n t a g o n i s t i ce f f e c t t h ei n f l u e n c eo ft h ep b 2 + a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ec h r o l o p h y l lc o n t e n to f m u n gb e a ni ss y n e r g i s t i ce f f e c t ( 5 ) t h ev a l u eo fp o l y p h e n o l o x i d a s e ( p p o ) a c t i v i t yo fm u n gb e a n l e a f r e d u c ew i t hp b ”a n dc d 2 + s i n g l ep o l l u t i o na tl o wc o n c e n t r a t i o n sa n di n c r e a s ea th i g h c o n c e n t r a t i o n s t h ev a l u eo fp p o a c t i v i t yo fm u n g b e a nkr o o ti n c r e a s ew i t hp b 2 + a n d c d 2 + s i n g l ep o l l u t i o na tl o wc o n c e n t r a t i o n sa n dd e c r e a s ea th i g hc o n c e n t r a t i o n s t h e v a l u eo fc a t a l a s e ( c a t ) a c t i v i t yo fm u n gb e a n 叠l e a fa n dr o o ti n c r e a s ew i t hp b 口a n d c d 2 + s i n g l ep o l l u t i o na tl o wc o n c e n t r a t i o n sa n dd e c r e a s ea th i 曲c o n c e n t r a t i o n s ( 6 ) t h ev a l u eo fp p oa c t i v i t yo fm u n gb e a n l e a fr e d u c ew i t l lp b 计a n dc d 什 c o m b i n e dp o l l u t i o ni n c r e a s i n g ，a tl o wc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo ft h ep b z + a n dc d 什 c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ep p oa c t i v i t yo fm u n gb e a n l e a fi sa n t a g o n i s t i ce f f e c t ，a t h i g hc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo ft h ep b 2 + a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ep p o a c t i v i t yo fm u n gb e a n 叠l e a fi ss y n e r g i s t i ce f f e c t t h ev a l u eo fp p oa c t i v i t yo fm u n g b e a n sr o o ti n c r e a s ew i t hp b 2 + a n dc a + c o m b i n e dp o l l u t i o na tl o wc o n c e n t r a t i o n sa n d d e c r e a s ea th i g hc o n c e n t r a t i o n s ，a tl o wc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c ei s a n t a g o n i s t i c e f f e c t ，b u ta th i g hc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c ei sa d d i t i v ee f f e c t ，t h ep p oa c t i v i t yi s0 t h ev a l u eo fc a t a c t i v i t yo fm u n gb e a nkl e a fa n dr o o ti n c r e a s ew i t hp b 2 十a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o na tl o wc o n c e n t r a t i o n sa n dd e c r e a s ea th i 曲c o n c e n t r a t i o n s a tl o w c o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo ft h ep b 2 + a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ec a t i l a c t i v i t yo fm u n gb e a nkl e a f 。i sa n t a g o n i s t i ce f f e c t ，a th i g hc o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c e i ss y n e r g i s t i ce f f e c t ，t h ec a ta c t i v i t yi s0 a tl o w c o n c e n t r a t i o n ，t h ei n f l u e n c eo ft h e p b 2 + a n dc d 2 + c o m b i n e dp o l l u t i o no nt h ec a ta c t i v i t yo + fm u n gb e a n kr o o ti s s y n e r g i s t i ce f f e c t ，a th i g hc o n c e n t r a t i o n , t h ei n f l u e n c ei sa n t a g o n i s t i ce f f e c t k e yw o r d s ：p e n t a c m o r o p h e n o l ( p c p ) t r i p h e n y l t i n ( t p t ) d u c k w e e dm u n g b e a n h e a v ym e t a lc o m b i n e da c t i o n 1 1 1 青岛科技大学研究生学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请 的论文或成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了 明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 戈n 豫 日期：m ) 关于论文使用授权的说明 年f 月j j 日 本学位论文作者完全了解青岛科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人离校后发表或 使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为青岛科 技大学。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 本学位论文属于： 保密口，在年解密后适用于本声明。 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 本人签名： 导师签名： 日翌：年6 月) 日 醐：一年6 月歹日 8 5 青岛科技大学研究生学位论文 1 文献综述 1 1 五氯酚对生物影响的研究进展 五氯酚( p e n t a c h l o r o p h e n o l ，p c p ) 为白色针状品体，有高挥发性，加热时有刺 激性酚臭味，难溶于水，易溶于乙醚、丙酮、苯等有机溶剂。其钠盐五氯酚钠 ( c 6 c l 5 0 n a h 2 0 ，n a - p c p ) 为白色或淡褐色固体，易溶于水，进入人体内后可 分解为p c p 。自2 0 世纪3 0 年代以来p c p 及其钠盐作为一种高效、廉价的杀虫剂、 抗菌剂、防腐剂( 主要用于木材、皮革、纺织品、纸张等的防腐) 和除草剂而在 世界范围内广泛使用【1 】。现在五氯酚仍为国内外普遍而大量采用的防腐剂、杀虫 剂和除莠剂，由于它的化学稳定性致使残留不易消失，给环境造成严重污染【2 j ， 中国环境监测总站和美国环境保护署( e p a ) 均将该化合物列为优先控制污染物 【3 】，目前我国已成为世界上最大的p c p 生产和消费国，年产p c p 及其钠盐达l o x l 0 4 t ，占全球总产量的1 5 t 4 1 。我国对各类水体中的五氯酚含量标准限值也作出了严格 的规定【5 】。国内外很多学者已对五氯酚对动植物生长的毒性效应作了很多研究， 但对生物体内的其他指标研究较少，因此研究五氯酚对植物体内酶活性的影响有 较为重要的意义。 洪华嫦等人【6 】研究了五氯酚对斜生栅藻的毒性效应，以斜生栅藻细胞的生长 状况、色素( 叶绿素a 、叶绿素b 、类胡萝卜素) 及蛋白质含量的变化作为指标， 研究了不同质量浓度的五氯酚对斜生栅藻的毒性效应。研究发现，在浓度超过0 5 m g l 的情况下，斜生栅藻的生长完全受到抑制。 宋志慧等人【7 】研究了五氯酚对盐泽螺旋藻的毒性作用。结果表明，五氯酚对 盐泽螺旋藻的生长量、叶绿素含量和藻胆素含量的i c 5 0 分别是4 2 6 、0 6 3 9 、1 1 3 2 m g l ，实验结果还显示，五氯酚在实验浓度范围内，刺激盐泽螺旋藻的硝酸还原 酶的活性，并有浓度提高，活性降低的趋势。 j m b e s s e r 等人f 3 】做了五氯酚对一种濒危的水生动物的污染敏感性的评价。观 察了濒危物种f o u n t a i nd a r t e r 和s p o t f i nc h u b 以及两种普通实验物种f a t h e a d m i n n o w 并i r a i n b o wt r o u t ，通过比较最小效应浓度来得到结论。研究发现，f o u n t a i n d a r t e r 是对毒物最敏感的动物，用五氯酚做毒性实验，生物量的i c 2 5 为2 1p g l 。 五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 1 2 三苯基锡对生物影响的研究进展 有机锡化合物( o r g a n o t i nc o m p o u n d s ) 广泛应用于工业、农业、交通和卫生 等部门。其中，三丁基锡( t r i b u t y l t i n ，t b t ) 和三苯基锡( t r i p h e n j c l t i n ，t p t ) 由于 对海洋污损生物具有长期的杀生效果，被大量用作船体涂层添加物，以防附着生 物在船壳上附着和生长，被称为海洋杀生剂。有机锡在防污的同时对许多非靶生 物也造成了毒害，被认为是迄今为止人为引入海洋环境中毒性最大的物质之一一j 。 水环境中t b t 和t p t 对水生生物具有很大毒性，浓度在“g l 时即能对敏感水生 生物产生负影响，例如，t b t 对最敏感的无脊椎动物( e u r y t e m o r aa f f i n i s ) 的 7 2 h e c s o 为0 6 l ，最敏感的鱼( m e n i d i ab e r y l l i n a ) 的7 2 h - e c s 0 为4 6 l ， t p t 对海洋微藻三角褐指藻的7 2 h e c 5 0 为0 9 3 “g l 。 环境中有机锡污染主要来自工业生产、农业生产和船舶防污涂料中使用的有 机锡。水环境中有机锡主要源自有机锡杀虫剂和防污涂料。据统计，全世界每年 约有3 0 0 吨三丁基锡( t b t ) 和三苯基锡( t p t ) 防污涂料进入海洋，对海洋环 境有直接污染【1 1 】。有研究表明，离岸较远的水域也受到了有机锡的污染。由于有 机锡化合物的广泛使用，使环境系统各介质中均存在有机锡污染。有机锡不仅对 水生生物产生严重影响，对陆生生物甚至人类都会产生危害。 由于t p t 化合物在农业中被广泛作为马铃薯、甜瓜、花生和水稻的杀菌剂， 因此土壤中可能含有较高浓度的苯基锡污染物。目前对t p t 进入土壤后的含量及 其持久性的研究比较少。调查表明【1 2 】，一些地区对t p t 杀菌剂的使用量越来越大。 环境中的有机锡以多种形态存在，不同的形态具有不同的环境效应和生理效 应，因此，区分和测定锡的各种形态及含量是研究有机锡污染的关键技术。样品 基质复杂、各种形态含量极低，这是形态分析具有很强挑战性的主要原刚j 。 国内外很多学者已对t p t 对海洋生物的毒性效应作了研究，但对淡水中生物 的研究较少，为此研究t p t 对淡水生物的毒性效应有较为重要的意义。 宋美芳等人【1 4 】为了解有机锡化合物的污染及其毒性，从有机锡化合物对海洋 的污染来源、污染状况、对海洋生物的生殖毒性等方面进行综述。研究表明环境 中的许多化学物质都具有干扰内分泌系统的作用，这些化合物被称为内分泌干扰 物质，有机锡化合物便是其中的一类。这些物质影响生物的生殖功能，干扰体内 激素的分泌，造成生殖和遗传方面的不良后果。 王珊珊等人【l5 】以斜生栅藻( s c e n e & ! s m u so b l i q u u s ) 和大型蚤( d a p h n i am a g n a ) 为受试生物，采用静水试验法评价了5 种有机锡化合物的毒性效应，并初步探讨 了化合物结构和性质对其毒性效应的影响。结果表明，有机锡化合物对两种水生 生物均显示出较强的毒性，且具有相同的变化规律，即毒性效应均表现为三丁基 2 青岛科技大学研究生学位论文 锡 四丁基锡 二丁基锡 一丁基锡，但由于种间差异及外部因素的影响，同一 有机锡化合物对两种水生生物的毒性作用差异明显。 孙红文等人i lo j 研究测定了三苯基锡( t p t ) 和三丁基锡( t b t ) 对大型蚤 ( d a p h n i am a g n a ) 的急性毒性及慢性毒性，同时研究了环境因素( 腐殖酸、硬 度、酸度) 对t p t 和t b t 的影响。慢性实验结果表明，t p t 对大型蚤的生长繁 殖有一定的抑制作用，各种环境因素对t p t 和t b t 有很大影响。 u l r i k es c h u l t e o e h l m a n n 等【16 】研究了三苯基锡作为外来雄性激素对水螺内分 泌的影响。指出三苯基锡降低水螺的产卵率和卵孵化率，三苯基锡在低浓度( 4 个月的e c s o ：5 5 9 n gt p t s n l ) 时就能降低生育率，完全抑制产卵的浓度为2 5 0 n gt p t s n l( 转化为标准s d ：1 6 39 7 0 n gt p t s n l ) 。 t b a g a r i n a o 等f l 7 】认为蜗牛是菲律宾的咸水遮目鱼池塘中的有害动物，它可以 用三苯基锡化合物来控制，但是三苯基锡对其他无脊椎动物、鱼、海藻、细菌和 人类都是有毒害的，并且在海鲜包括遮目鱼中会有高残余。因此，控制遮目鱼池 塘中的蜗牛应该从依赖三苯基锡转移到相互协调的害虫管理战策上来。 1 3 重金属对生物影响的研究进展 重金属指的是相对密度在5 0 以上的4 5 种金属元素，由于砷和硒的环境化学 行为和某些化学性质与重金属相似，也把其列入重金属的范围。 1 3 1 铜、铅和镉的特性及研究进展 重金属进入植物体被吸收后由于积累会对作物生长发育、叶片组织内活性氧 清除酶产生危害，不仅严重影响植物的生长发育，甚至还可经食物链危及动物和 人类的健康。因此，对于的重金属的研究越来越受到人们的关注。近年来有关重 金属对植物影响的研究包括重金属在植物体内的分布及其对植物生长和部分生 理特性的影响等，也成为科学实验者的首选。 其中铜是植物生长发育不可缺少的元素，铜的缺乏会减少质体蓝素和细胞色 素氧化酶的合成，导致生长的抑制和光合作用、呼吸作用的降低，然而过量的铜 对植物有明显的伤害作用，铜过量会引起植物生长的迟缓、萎黄和根的畸形等【i 8 1 。 镉和铅是南方土壤污染中常见的元素，含量已超过土壤正常值的3 4 倍。研究表明： 镉、铅等将导致植物体内活性氧自由基水平急剧上升，当这种自由基超出植物体 活性氧清除酶清除能力时，将会对植物代谢产生危害，进而使植物生长发育受到 影响，严重时致植物死亡f 】9 1 。叶片中的叶绿素对重金属胁迫非常敏感1 2 0 。基于重 五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 金属对环境，植物，及人体的危害，现在国内外有大量关于重金属对动植物毒性 的研究报道。 王爱丽等人【2 1 1 采用c u 2 + 作为胁迫因子，研究了c u 2 + 对浮萍叶片数、叶绿素含 量和过氧化物酶活性的影响。结果表明：c u 2 + 浓度低于2 0 0l t g l 时，能刺激浮萍 生长，但是对浮萍叶绿素含量的影响不明显：c u 2 十浓度再增加时会抑制浮萍的生 长；当c u 2 + 浓度达到4 0 0 “g l 时，会严重影响浮萍的生长，同时，对浮萍叶绿素 含量的影响也十分明显。c u 2 + 对浮萍过氧化物酶活性的影响随c u 2 + 浓度的升高逐 渐增加。 魏海英等人【2 2 】研究t p b 、c d 污染胁迫对大羽藓超微结构的影响，将大羽藓在 p b 、c d 溶液中培养7 d 后，观察其超微结构的变化。结果表明：p b 、c d 胁迫使得细 胞的超微结构遭到破坏，如叶绿体的外膜破裂、不连续，甚至完全消失；类囊体 片层膨胀。高浓度培养时，叶绿体完全解体j 线粒体外膜断裂或消失，细胞核被 膜破坏，染色质凝聚，核质解体。仅在c d1 0 0m g u 的培养中观察到内质网断裂呈 片段状，同时在p b 的培养中发现了大量的黑色颗粒，而在c d 的培养中却未发现。 侯艳伟等人【2 3 】研究t c d 、c u 单一污染对小麦体内活性氧消除系统影响，采用 不同浓度c d 、c u 处理小麦，测定其对小麦s o d 、p o d 、c a t 活性及m d a 含量的 影响。结果表明：( 1 ) s o d 和c a t 活性对c d 胁迫反应较敏感，而p o d 活性变化 不大，叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡被打破，m d a 含量增加；( 2 ) c u 胁迫下，小麦叶片中m d a 含量的变化趋势与根部的相反，在c u 处理浓度为2 5 m g l 、5 0m l 时，叶片中有效的活性氧自由基清除系统的平衡未被打破，m d a 含量保持在较低的水平；而根部恰好相反，该系统出现了失衡现象，m d a 含量偏 高。 张建平等人【2 4 】研究t c d 胁迫对浮萍叶片光合功能的影响，结果表明：随着c d 处理浓度的增加，叶绿体光系统i i 叶绿素a 荧光参数最大光化学效率，光化学猝灭 系数，光系统i i 电子传递量子效率都在下降，当使用浓度达4m g l 时，下降的数 值和对照组已达差异显著水平。非光化学猝灭系数随着使用浓度的增加而增加。 光合作用放氧速率、叶绿体a t p 合成酶活性、硝酸还原酶活性都随着c d 浓度增加 而不断降低，c d 浓度达4m g l 时，和对照组相比已达差异显著水平，而且n 0 3 。 的含量增加。说明浮萍受c d 胁迫后产生了光抑制，不但降低了光合速率也对n 0 3 的还原产生抑制作用，导致n 0 3 - 在叶片内积累。 j o z e fk o v a c i k 等人【2 5 】研究了过度镉和铜胁迫对黄春菊的苯氨基丙氨酸和酚的 化合物的影响。将黄春菊洋甘菊属( c h a m o m i l l a ) 用金属胁迫培养四星期，发现： 高浓度的c d 能引起植株体内可溶性酚积聚；高浓度的c u j 起植株叶中的蛋白质减 少。 4 青岛科技大学研究生学位论文 p r a v e e nk u m a r 等人【2 6 】研究了过度补给铁和铜对玉蜀黍植物的影响。研究发 现：过度补给c u ( 1 0 0m ) ，植物表现为减少了汲取水的能力和植株的叶枯萎。 即过度的c u 抑制了植株生长，减少了植株体内的叶绿素含量。适量的f e 的补给能 减少c u 的对植株的损害。 r 萄e s hk u m a rt e w a r i 等人【2 7 】研究了铜胁迫对桑树抗氧化反应产生过氧化氢的 影响，结果显示：过度的c u 损害了植株的根，并在较年长的树叶中加速了老朽的 比率，因为抗氧化反应扰乱了植物细胞的氧化反应环境。 b f j a l l b o r g 等人【2 8 】研究了s b 和c u 对陆生和水生( 水蚤和浮萍) 的联合毒性 作用。利用浮萍( 实验室驯化7d ) 和水蚤等，观察s b 和c u 的毒性。发现：在 被测生物中水蚤是最为敏感的。而对于浮萍的毒性主要是由于产生的高浓度的氨 和亚硝酸盐。 马海涛等【2 9 】研究t z n ，p b 和c d 对小麦幼苗生理生化的影响。实验以发芽率， 株高，鲜重，叶绿素含量，叶片膜透性，可溶性糖含量为生物指标，通过室内水 培的方法研究了不同浓度的这三种重金属对这些生物指标的影响。实验结果表 明：这3 种重金属对小麦的发芽率，株高，鲜重等生物指标均具有显著的负面影 响；影响程度由强到弱的顺序是：c d p b z n 。c d 对小麦茎叶部分抑制作用比较 显著，随着c d 浓度的生高，其抑制作用越显著。c d 矛n p b 浓度小于5m g l 时，叶 绿素略低于对照，大于5m g l 时，对叶绿素含量的影响表现出相反的趋势。其中， p b 处理后的小麦中的叶绿素先降后升，而c d 处理后则呈先升后降的趋势az n ，p b 处理后的小麦叶片的相对电导率呈现升后降的趋势。c d 胁迫下的小麦叶片的抗损 伤度均高于对照。但是随着z n 浓度的增加，小麦叶片中的可溶性糖含量呈现出先 降后升的趋势，说明低浓度的z n 能使小麦的抗逆境能力降低。 李莉等【3 0 】研究7 p b 胁迫对绿豆芽苗期生理生化特性的影响及硒的缓解作用。 研究界结果表明，铅毒害导致绿豆芽苗期叶绿素含量下降，过氧化氢酶活性降低， 细胞膜透性增加。绿豆苗期生长过程中添加硒和铅后，其三种生理生化指标有一 定的缓解作用。 何翠萍【3 l 】通过盆栽模拟试验研究了重金属镉，铅对草坪植物生物量的影响及 活性氧自由基对根系活力和叶片叶绿素含量的影响。结果表明：镉，铅对植物生 物量影响最大。其中镉对植物地上部分生长发育影响较大，铅对根系生长发育影 响较大。重金属进入植物体后引起活性氧自由基含量上升，短期内可被清除。但 在长期和高浓度胁迫下，自由基对清除酶产生伤害并导致根系代谢酶受损。进入 叶片中的重金属引起的超量活性氧自由基把叶绿素作为靶分子，致使叶绿素结构 破坏、叶片失绿。 五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 1 3 2 联合作用的研究进展 1 3 2 1 联合作用的基本概念 在实际的环境中，往往有多种化学污染物同时存在，生物体暴露在复杂、混 合的污染物中，它们对机体同时作用产生的生物学效应与任何一单独化学污染分 别作用所产生的生物学效应完全不同。因此，把两种或两种以上的化学污染物共 同作用所产生的综合生物学效应，称为联合作用。根据生物学效应的差异，目前， 广泛接受的多种化学污染物的联合作用通常分为四种类型：协同作用、相加作用、 拮抗作用和独立作用，其中研究比较多的是前三种联合作用。 协同作用( s y n e r g i s t i ce f f e c t ) 一两种或两种以上化学污染同时或数分钟内 先后与机体接触，其对机体产生的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体 接触所产生的生物学作用的总和。 相加作用( a d d i t i v ee f f e c t ) 一多种化学污染物混合所产生的生物学作用强 度等于其中各化学污染分别产生的作用强度的总和。 拮抗作用( a n t a g o n i s t i ce f f e c t ) 一两种或两种以上的化学污染物同时或数分 钟内先后输入机体，其中一种化学污染物可以干扰另一化学污染物原有的生物学 作用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰，使混合物的生物作用或毒性作用 的强度低于两种化学污染物任何一种单独输入机体的强度。 1 3 2 _ ：2 联合作用的研究方法【3 2 】 确立联合作用类型，尚无标准方法。目前常用的方法有： ( 1 ) 加和作用无效假定法： 假如p l 是一定浓度化合物a l 产生的抑制率，p 2 。是一定浓度化合物a 2 产生 得抑制率，则这两种浓度的两种化合物所产生的理论加和作用抑制率为： d 、，d 尸( e ) = 只+ 只一三l 三 ( 式1 1 ) 。 - 1 0 0 根据统计学意义，只有观察值大于或小于理论加和值，且数值在0 0 5 可信限 水平差异显著，才可分别认为两种化合物是协同或拮抗作用。 ( 2 ) m a r k i n g 的相加指数法： d s ：生+ 垃( 式1 2 ) a ib i s 为混合毒物生物活性，a ，b 为实验毒物，i 及m 分别为单一毒物半数有 效值铜、镍和铬的单一和联合作用对植物的影响及混合毒物半数有效值。当s 1 时，a i ：( 1 s ) 1 ；当s l 时，a i = ( i s ) + 1 。用赳判断联合毒性，a i 0 时 为协同作用，a i c u a s ，对丙二醛的生态毒性效应为c d a s c u 。与单一污染相比，a s + c d 和 c u + c d 复合污染对浮萍叶绿素毒性增强，表现为协同作用，加强了对浮萍叶细胞 的伤害；而a s + c u 和a s + c u + c d 复合污染对叶绿素联合毒性作用趋向于毒性减少的 拮抗作用。复合污染对浮萍丙二醛的生态毒性效应情况则较复杂，除a s + c d 外其 余3 种复合污染组合对浮萍细胞膜均有一定增透作用。 徐楠等人【3 5 】研究了h g ，c d 及其复合污染对浮萍叶片的毒害研究，结果表明： c d 对浮萍叶细胞的毒性比h g 大。h g 、c d 复合污染呈现明显的协同作用，加强了 对叶细胞的伤害。 1 4 选题的目的和意义 综合上述文献可以发现，五氯酚对动植物生长的毒性效应方面的研究较多， 但对生物体内的其他指标研究较少，而且不同物种对五氯酚的反应不同；三苯基 锡对海洋生物的毒性研究较多，但对淡水中生物的研究较少，同样不同物种对三 苯基锡的反应不同；重金属单一对植物的毒害研究很多，而联合作用对植物的影 响研究较少，但不同物种对重金属单一和联合的反应不同。 但目前的研究的资料来说，信息远远不够，同时由于使用的参考指标不同， 7 五氯酚、三苯基锡及重金属对植物生长和生理生化指标的影响 资料的可比性差。还有很多问题有待系统的研究。因此还需要大量的资料和实验 积累来寻求植物对五氯酚、三苯基锡和重金属单一和联合毒害的反应机理，避免 五氯酚、三苯基锡和重金属的毒害或利用植物的反应检测、去除五氯酚、三苯基 锡和重金属的污染。 1 4 1 实验材料的选择 1 4 1 1 浮萍 浮萍( l e m n am i n o rl ) ，属浮萍科，为浮水小草本，漂浮水维管束植物，广 布于我国各省区，生于水田、池沼、湖泊、静水中，可作家禽饲料和稻田绿肥【3 6 1 。 浮萍的主要生长特性有：分布广，繁殖快，产量高，营养好，容易形成群落阳。 根据报道【3 8 】，经4d 培养后，浮萍植物体数可增长1 3 0 1 4 0 ，因而成为环境水 生毒理学的研究中是非常有用的实验材料，在国内的水生生态毒理学研究中有着 广泛的应用前景1 3 9 】。 稀脉浮萍( l e m n a p a u z i v o s t a t al ) 因具有生长、繁殖速度极快、适应性强、 营养价值较高等特点，被广泛用于喂养鱼、鸭、猪等，是一种非常重要的青饲料， 同时具有很强的促进水体自净的功能。可预测，它将会在水体富营养化治理中发 挥巨大作用1 4 0 1 。 浮萍类植物对废水比较敏感，是污水生态工程处理技术中吸收转化氮磷等营 养物质的重要植物类群。氮磷是浮萍生长所必需的主要结构组成物质，因此浮萍 生物量的增长速率决定了其对氮磷吸收转化的能力【4 l 】。 浮萍对不同除草剂的敏感性不同，j f f a i r c h i l d 等人【4 2 】对此作了研究。 种云霄等人【4 3 】以我国常见的浮萍( l e m n am i n o rl ) 为研究对象，研究了p h 及无机氮化合物对浮萍生长的影响。结果表明，低p h 对浮萍的生长具有抑制作 用，浮萍对p h 耐受的低线在5 - 6 之间，在6 9 的p h 范围内，能够正常生长。水 中非离子态的n h 3 和n h 4 + 都会对浮萍的生长产生抑制作用，前者的抑制作用更 明显。在n h 4 + - n 为唯一氮源的条件下，非离子态的n h 3 浓度大于0 2m g l 时就 会对浮萍的生长产生明显的抑制作用，大于2m g l 时，浮萍基本上不能生长。 n 0 3 - 在对浮萍的生长没有影响的前提下，n h 4 + n 和n 0 3 - - n 浓度的增加可使浮 萍的鲜叶片的叶绿素含量