（环境科学专业论文）铜、锌和镉对大肠杆菌的生长抑制急性毒性效应研究.pdf

独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研 究工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本声明的法律结 果由本人承担。 学位论文作者签名：望监日期： o 口0 ，多，口 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的 规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学 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、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：滥 指导教师签名：尹拿艺戋r 日 期：趁丝：! ! 日期： 地f 9 、6 i o 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 。- 。- _ _ 。 一 摘要 研究探讨了c u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + 3 种重金属对大肠杆菌( e s c h e r i c h i ac o l i ) 的生长抑 制急性毒性及联合作用。结果表明：c u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + 对大肠杆菌的半数抑制浓度e c 5 0 分别为3 0 4 ，2 1 9 ，1 6 9 7 m g l ；急性毒性由强到弱依次为c d 2 + c u 2 + z n 2 + 。同时，在联合 毒性实验中观察到了c u 2 + 一c d 2 + 联合显示了协同作用；而c d 2 + - z n 2 + 联合显示了拮抗 作用。对于c u 2 + 一z n 2 + 联合，低浓度下显示了协同作用，高浓度下显示了拮抗作用。 c u 2 + 一z r l 2 + _ c d 2 + 三种联合总体显示了拮抗作用。结果表明z n 2 + 对于c u 2 + 和c d 2 + 显 示了非常显著的抑制作用。 同时探讨了m n 2 + 参与下的3 种重金属对大肠杆菌的急性毒性的影响，结果表明： 在m n 2 + 质量浓度分别为0 5 ，1 o ，5 0 ，1 0 0 m g l 对应c u 2 + 的e c 5 0 值分别为7 4 7 ， 7 7 7 ，1 4 5 6 ，7 3 3 m g l 。可见随着m n 2 + 浓度增高，c u 2 + 毒性明显减弱，当m n 2 + 离子浓 度5 0 m g l 时，c u 2 + 毒性最弱，此后毒性呈现增强趋势。m n 2 + 质量浓度分别为0 5 ， 1 0 ，5 o ，1 0 0 m g l 对应c d z + 的e c 5 0 值分别为4 0 1 ，2 9 7 ，2 8 5 ，3 9 5 ，4 9 3 m g l 。 m n 2 + 的作用，c d 2 + 的毒性也呈现减弱趋势。m n 2 + 参与下z n 2 + 的毒性也呈现递减趋势。 在上述m n 2 + 浓度下，z n 2 + 的e c 5 0 值分别为4 4 6 1 ，5 8 9 9 ，1 3 2 7 6 ，3 9 5 1l m g l 。m n 2 + 离子浓度5 0 m g l 时，z n 2 + 毒性最弱。 本研究以c a 2 + 作为影响因子探讨c u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + 3 种重金属对大肠杆菌的急性毒 性，结果表明：当c a 2 + 浓度分别为o 5 ，1 0 ，1 5 ，2 0 ，2 5 ，3 0 m m o l l 时，c u 2 + 的 e c s o 值分别为1 5 2 2 ，3 9 4 9 ，3 5 7 1 ，3 8 1 l ，1 8 3 5 ，1 9 8 1 m g 佴。可见随着c a 2 + 浓度增 高，c u 2 + 毒性明显减弱，当c a 2 + 离子浓度大于 ，25mmoll c u 2 + 毒性呈现增强态势。 c a 2 + 作用使得c d 2 + 毒性呈现增强趋势。当c a 2 + 浓度分别为o 5 ，1 o ，1 5 ，2 o ，2 5 ， 3 0 m m o l l 时，c d z + 的e c 5 0 值分别为0 7 2 ，1 1 8 ，1 2 4 ，1 1 0 ，o 7 1 ，o 8 2 m g l 。其中 当c a 2 + 离子浓度小于0 5 和大于2 5 m m o l l ，c d 2 + 的毒性最强。随着c a 2 + 离子浓度的升 高，z 1 1 2 + 毒性呈减弱态势，在上述c a 2 + 浓度下，z n 2 + 的e c 5 0 值分别为3 8 4 1 ，3 1 3 0 ， 3 4 5 7 ，2 5 0 5 ，2 4 4 8 ，2 7 2 1 m g l 。 关键词：铜；锌；镉；大肠杆菌；急性毒性 a b s t r a c t t h eg r o w t hi n h i b i t i o na n da c u t et o x i ce f f e c to ft h r e eh e a v ym e t a li n c l u d i n gc u1 。、 z n z l 、c d 计o ne s c h e r i c h i ae o l iw a si n v e s t i g a t e da si n d i v i d u a la n dc o m b i n a t i o ni nt h i ss t u d y n l er e s u l ts h o w e dt h a te c s 0o nt h e5 0 i n h i b i t i o ni s3 0 4 ，2 1 9 ，1 6 9 7m g lf o rc 一+ 、 c d 2 + 、z n 2 + r e s p e c t i v e l y t h et o x i c i t yr a n ka sc d 2 + c u 2 + z n 2 + m e a n w h i l e ，d i f f e r e n tt o x i c e f f e c tw a ss h o w nf o rt h e i rc o m b i n a t i o n so ne s c h e r i c h i ac o l i s y n e r g i ce f f e c tw a so b s e r v e d f o rn l ec u 2 + 一c d 2 + c o m b i n a t i o na n da n t a g o n i s t i ce f f e c tw a so b s e r v e df o rm ec d 2 + z n 2 + c o m b i n a t i o n i nt h eo t h e rh a n d f o rt h ec u 十z n 2 + c o m b i n a t i o n , am i x e de f f e c tw a so b s e r v e d w i t hs y n e r g i ce f f e c ta tl o wc o n c e n t r a t i o na n da n t a g o n i s t i ce f f e c ta th i g hc o n c e n t r a t i o n f o rt h e c u 产十z n _ + c d 一十t h r e ea g e n tc o m b i n a t i o n , o v e r a l la n t a g o n i s t i ce f f e c ti so b s e r v e ds u g g e s t i n g t h ei m p o r t a n tr o l eo fz 一+ i ni n h i b i t i n gt h et o x i ce f f e c to fc u 2 十a n dc d 2 t h ea c u t et o x i ce f f e c to ft h r e eh e a v ym e t a li n c l u d i n gc u z + 、z n z 十、c d 十o ne s c h e r i c h i a c o l iw a sf u r t h e ri n v e s t i g a t e di nt h ep r e s e n c eo fm n 2 + t h er e s u l ts h o w e dt h a te c s oo fc u + i s 7 4 7 ，7 7 7 ，1 4 5 6 ，7 3 3 m g lf o rt h e d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no fm n z + o f 0 5 ，1 ，5 ，1 0 m g m l ，r e s p e c t i v e l y w i t ht h ei n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no fm n 肿，t h et o x i ce f f e c to fc u 2 + d e c r e a s es h o w i n gl o w e s tt o x i c i t ya t5 m g l o fm n 什t h er e s u l ts h o w e dt h a te c 5 0o fc d 2 + i s 4 0 1 ，2 9 7 ，2 8 5 ，3 9 5 ，4 9 3 m g lf o rt l l ed i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no f m n 圹o f0 5 ，1 ，5 ，1 0 ， 5 0m g m l 。r e s p e c t i v e l y w i t ht h ei n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no fm n z + t h et o x i ce f f e c to f c d d s od e c r e a s e t h er e s u l ts h o w e dt h a te c 5 0o fz n pi s4 4 6 1 ，5 8 9 9 ，1 3 2 7 6 ， 3 9 51m g lf o rt h e d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no fm + o f0 5 ，1 ，5 ，10m # m l ，r e s p e c t i v e l y s i m i l a r l y , w i 也t h ei n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no fm n p t h et o x i ce f f e c to fz n z + a l s o d e c r e a s es h o w i n gl o w e s tt o x i c i t ya t5 m g l o fm n 矿 i na d d i t i o n , t h ea c u t et o x i ce f f e c to ft h r e eh e a v ym e t a li n c l u d i n gc u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + o n e s c h e r i c h i ac o l iw a sa l s oi n v e s t i g a t e di nt h ep r e s e n c eo fc 矿+ t h er e s u l ts h o w e de c 5 0o f c u z i s1 5 2 2 ，3 9 4 9 ，3 5 7 l ，3 8 11 ，1 8 3 5 ，1 9 8 1 m g lf o rt h ed i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no f c a 什o f0 5 ，1 ，1 5 ，2 ，2 5 ，3m m o l l ，r e s p e c t i v e l y w i t ht h ei n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no f c a 十t h et o x i ce f f e c to fc u 2 + d e c r e a s e w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no fc a 十h i g h e rt h a n2 5 m m o l l t h et o x i ce f f e c ti n c r e a s ew i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fc a b u ts t i l lm u c hl e s st h a n 也et o x i c e f f e c ti nt h ea b s e n c eo fc a 二：i nt h eo t h e rh a n d , w i t ht h ei n c r e a s ei nt h ec o n c e n t r a t i o no fc a f ： t h et o x i ce f f e c to f c d 2 + i n c r e a s e e c 5 0o f c d z + i s0 7 2 ，1 1 8 ，1 2 4 ，1 1 0 ，0 7 1 ，0 8 2 m g l f o rt h ed i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no fc a + o f0 5 ，1 ，1 5 ，2 ，2 5 ，3m m o l l ，r e s p e c t i v e l y c d 2 + s h o w e di n c r e a s et o x i ce f f e c ti nt h eb r o a dr a n g eo fw a t e rh a r d n e s sf r o mc a + o f0 5t o2 5 m m o l l t h et o x i ce f f e c to fz l r + d e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec o n c e n t r a t i o no fc a z e c 5 0o fz i s3 8 4 1 ，3 1 3 0 ，3 4 5 7 ，2 5 0 5 ，2 4 4 8 ，2 7 2 1 m g lf o r t h e d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o no fc a 2 + o f0 5 ，l ，1 5 ，2 ，2 5 ，3m m o l l ，r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：c o p p e r ；z i n c ，c a d m i u m ，e s c h e r i c h i ac o l i ；a c u t et o x i ce f f e c t 目录 中文摘要i 英文摘要i i 目录i i i ：第一章绪论。l 1 重金属急性毒性研究的意义1 1 1 为水质基准与水质标准的建立提供依据1 1 2 在重金属的生态风险评价中的应用2 1 3 在污染物去除与生态修复中的应用2 2 重金属的急性毒性效应研究进展3 2 1 重金属对水生生物的毒性效应研究3 2 2 重金属对土壤生物的毒性效应研究4 2 3 重金属对微生物的毒性效应研究一4 3 研究内容与研究意义5 3 1 研究内容5 3 2 重金属毒物选择的意义5 3 3 采用大肠杆菌作为实验受体的研究意义5 3 4 金属锰、硬度作用下重金属毒性变化的研究意义6 第二章研究方法的建立7 1 方法建立的理论基础7 2 方法建立的实验基础7 2 1 大肠杆菌( e s c h e r i c h i ae o l i ) 生长曲线7 2 2 线性关系。8 3 最优化的方法的条件选择9 3 1 方法可行性检验9 3 2 最佳初始菌密度判断9 3 3 最佳毒物作用时间的选择1o 4 结论。10 第三章铜、锌、镉对大肠杆菌的单一毒性研究1 1 1 实验部分1 1 1 1 试验试剂1 1 1 2 实验设计1 1 1 3 研究方法1 1 2 实验结果12 1 1 1 2 1 铜、锌、镉e c 5 0 值1 2 2 2 三种重金属剂量效应模型的建立12 3 讨论13 4 结论一1 4 第四章铜、锌、镉对大肠杆菌的联合毒性研究1 5 1 实验部分15 1 1 实验试剂1 5 1 2 实验设计。15 1 3 研究方法一15 2 联合毒性研究16 2 1 z n c u 联合毒性1 6 2 2 z n c d 联合毒性16 2 3 c u - c d 联合毒性16 2 4 三种毒物联合毒性研究17 3 讨论17 3 1 z n c u 联合毒性1 7 3 2z n c d 联合毒性17 3 3c u - c d 联合毒性18 3 4c u z n c d 联合毒性研究18 4 结论18 第五章金属锰作用对重金属毒性效应的影响1 9 1 实验部分1 9 1 1 实验试剂19 1 2 实验设计19 2 实验结果1 9 2 1 不同m n 2 + 作用下对c u 2 + 急性毒性的影响1 9 2 2 不同m n 2 + 作用下对c d 2 + 急性毒性的影响2 l 2 3 不同m n 2 + 作用下对z i 2 + 急性毒性的影响2 2 3 讨论。2 3 3 1m n 2 + 对c u 2 + 毒性的影响2 3 3 2 m n 2 + 对c d 2 + 毒性的影响2 3 3 3m n 2 + 对z n 2 + 毒性的影响2 3 4 结论2 3 第六章不同硬度下的重金属毒性效应研究。一2 4 1 实验部分2 4 1 1 实验试剂2 4 1 2 实验设计2 4 i v 2 实验结果2 4 2 1 不同c a 2 + 作用下对c u 2 + 急性毒性的影响2 4 2 2 不同c a 2 + 作用下对c d 2 + 急性毒性的影响2 6 2 3 不同c a 2 + 作用下对z n 2 + 急性毒性的影响2 7 3 讨 仑2 8 3 a c a ：+ 对c u 2 + 毒性的影响。2 8 3 2 c a 2 + 对c d 2 + 毒性的影响2 9 3 3 c a 2 + 对z n 2 + 毒性的影响2 9 4 结讼2 9 第七章结论与建议 3 0 1 右论3 0 1 1 研究方法的建立3 0 1 2 单一及联合毒性研究3 0 1 3 锰作用对铜、锌、镉毒性的影响3 0 1 4 不同硬度作用对铜、锌、镉毒性的影响3 0 2 建议3l 参考文献 致谢 v 3 2 3 5 i i l i i _ _ 1 东北师范大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早珀v 匕 重金属污染是指由重金属和它们的化合物造成的环境污染。重金属指比重相对较 大的金属，主要包括铜、铅、锌、铁、钻、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、 钼、金、银等。重金属广泛存在于自然界中，除了较丰富的矿藏外，也同时以微量的 形式出现在土壤和水体中。随着人类对重金属的开采、冶炼、加工及其他工业制造活 动的日益增多，由于环保措施不力，造成不少重金属人为地扩散进入大气、水、土壤 中，从而引起严重的环境污染。一直以来，由于铅、汞、砷等重金属因其毒性较强， 受到学者的普遍关注，各国都进行了广泛的毒理学研究，并有较完善的监测和控制措 施。但铜、锌、镉等重金属因其毒性相对较弱，其对生物体的毒性影响逐渐引起各国的 重视，并将其列入主要控制污染物范畴中。 1 重金属急性毒性研究的意义 急性毒性实验指经过短暂的通常是高浓度污染物的暴露之后，导致受体死亡或生 长抑制。建立剂量一反应模型，以受体半数致死或生长受抑5 0 的毒物浓度来表示。在 实验室内通常采用易于养殖的代表性物种，只在其生命周期最敏感时期进行暴露，然 后用此结果估计特有物种整个生命周期阶段的风险。通常由于所关注的介质不同，用 来测量致死性的实验种类不同，一般采用人为添加毒物的方法，而对于水生生物通常 实验室采用静态、或半静态毒性实验方式。 1 1 为水质基准与水质标准的建立提供依据 重金属急性毒性研究，是各国建立水质标准和水质基准的重要依据。水环境标准 是基于水生生物与人体健康保护目标，通过浓度形式确定各种用途的水环境质量和不 断供给规定用途的用水应满足的水环境质量控制的项目和限值。包括地表水、地下水 水环境质量标准和各种工业废水的排放标准等。总之在过去的几十年里，急性毒性致 死实验构成了化学物质管理的支柱，这些试验的一个重要用途是为人们所关注的具体 化学物质，特别是应对优先控制污染物制定水质基准。 目前，美国、日本等发达国家都建立了本国的保护水生生物和人体健康的水质基 准。该基准就是建立在各种水生生物对污染物毒性试验研究基础之上的。我国制定的 水环境质量标准也是基于各种污染指标对水生生物的毒性试验的基础之上。g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ( c u 2 + z n 2 + 。由e c 5 0 值不难看出，z n 2 + 对大肠杆菌的急性毒性相对较弱，而c d 2 + 的毒性最强。这与陈孝萱等采用红螯螯虾虾 苗为受体所作的研究n 力结论c d 2 + z n 2 + 是一致的，但与卢健民等采用草鱼胚胎为受体的 研究n 6 1 结论z n 2 + c d 2 + 并不相同。对于不同生物，同一生物不同生长阶段，以及重金属 的不同形态及其实验室条件对重金属的影响都不相同n 卜“1 。v i v e kp u t g i k a r 等研究 铜、锌对v y b r y of y s c h e r i 急性毒性研究显示，1 5 分钟铜e c 为o 5 ( 0 4 - 0 6 ) m g l ， 锌e c 胁为1 4 8 ( 1 3 1 - i 6 5 ) m g l h 钔。c k w o n g ，a p p a k 的研究表明，铜、锌对 东北师范大学硕士学位论文 m p e h p e i e n s i s 4 8 小时l c 5 0 7 5 ( 3 1 1 2 1 ) ，2 4 0 ( 1 2 8 3 7 5 ) u g l ，显示毒性顺序c 一+ z n 2 州4 5 1 。 关于锌、铜和镉在机体和细胞内蓄积和致毒的机理，学者已有研究。有资料表明 锌参与多种代谢过程，包括糖类、脂类、蛋白质等的合成与代谢。z n 等金属离子能促 进r n a 的水解作用，这主要是含锌水解酶的作用h 副。然而人体生物体积累过量锌盐可 导致生长延迟、肝细胞中细胞色素氧化酶活力降低等中毒现象口羽。相对与其他两种金 属，大肠杆菌的重金属镉的毒性相对较强。镉在机体内的蓄积性较强，曹德菊等的研 究表明大肠杆菌对浓度在0 - s m g l 的c u 2 + 的吸附率达到2 5 5 0 。而相对与同样浓度的 镉，其吸附率可达2 3 6 0 h 7 1 。因而由于镉在大肠杆菌的富集率高于铜，因而其表现的 毒性作用也会略强。铜对大肠杆菌的毒性机制，目前尚不明确，有研究显示铜对微生 物的毒性影响可能是铜离子结合干扰了它们的代谢过程，从而在不同情况产生种种变 化删。 u s e p a 制定了各种重金属的水质基准的最大浓度( c m c ) ，其方法是应用每种水 生物种的所有数据，平均得到该物种的平均毒性，然后进行同类生物间的平均毒性， 按照毒性的大小，选取最为敏感的四类生物的毒性数据进行分析，最终得到该种重金 属基准的最大浓度。据此u s e p a 列出的铜、锌、镉的毒性浓度分别为2 o ，1 3 和 1 2 0 m g l 口1 。对应本研究结果，证明大肠杆菌作为急性毒性试验受体是适合的并对我国 水质标准的修订和完善具有一定价值。但是包括可靠性研究和毒性数据的选择等方面 还需在后续工作中研究探讨。 4 结论 通过实验进行铜、锌、镉对大肠杆菌的急性毒性效应研究，应用统计学软件分别 建立了铜、锌、镉的剂量效应模型，并分别计算出了c u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + 对大肠杆菌的 e c 5 0 值分别为3 0 4 ，1 6 9 7 ，2 1 9 m g l 。研究表明c u 2 + 、z n 2 + 、c d 2 + 的毒性顺序依次 为、c d 2 + c u 2 + z n 2 + 。 1 4 东北师范大学硕士学位论文 第四章铜、锌、镉对大肠杆菌的联合毒性研究 联合毒性是指两种或两种以上的化学物质同时或相继对生物体发生作用所产生的 毒性。根据联合毒性作用产生的生物学效应差异，一般将其分为相加作用、协同作 用、拮抗作用。 对有毒化学物质联合毒性类型的评定，尚无标准方法，目前常用的方法有等毒性 溶液法，加和指数( a i ) 法，统计学方法等。 1 实验部分 i i 实验试剂 ( 同第三章) 1 2 实验设计 1 2 1 两两毒性研究 将3 种重金属两两结合，分别选择单一毒性的e c me c ，e c ，e c ，。和e c 9 0 的浓度 值，采用毒性比1 ：1 ，将测试重金属加入培养基中，采用三组平行，一组空白对照培 养，进行实验。 1 2 2 三种重金属联合毒性 选择单一毒性的e c 。，e c ，e c ，e c ，。和e c 的浓度值，采用毒性比1 ：1 ：1 ，将 测试重金属加入培养基中，采用三组平行，一组空白对照培养，进行实验。 1 3 研究方法 联合毒性指两种或两种以上化学物质同时或相继对生物体发生作用所产生的毒 性。本研究的联合毒性研究按毒性1 ：1 进行联合毒性试验，然后使用c h o u 的方法h 帕 测定协同指数。 c o m b i n a t i o ni n d e x ( c i ) - - a m a x + b m b x + c m c x a x ，b x ，c x 毒物a ，b ，c 单独暴露时抑制x 所需的浓度 a m ，b m ，c m 毒物a ，b ，c 混合暴露时抑制x 所需的浓度 评价方法 c h 3 3 强协同作用 很强协同作用 2 联合毒性研究 2 1 z n c u 联合毒性 z n c u 联合毒性实验结果显示于表2 中。由c i 值可以看出z n c u 联合毒性在低浓 度显示协同作用，高浓度显示拮抗作用。 表2z n c u 联合毒性影响 t a b l e2 e f f e c tw a so b s e r v e df o rt h ec u 2 + - 一z n 2 + c o m b i n a t i o n 2 2 z n c d 联合毒性 z n c d 联合毒性结果显示于表3 中。由c i 值可以看出z n c d 联合毒性总体显示协 同作用。 表3z n c d 联合毒性影响 t a b l e3 e f f e c tw a so b s e r v e df o r t h ec d 2 + z n 2 + c o m b i n a t i o n 2 3 c u c d 联合毒性 z n c d 联合毒性结果显示于表4 中。由c i 值可以看出z n c d 联合毒性总体显示拮抗作 用。 表4c u c d 联合毒性影响 t a b l e4 e f f e c tw a so b s e r v e df o rt h ec u + c d 2 + c o m b i n a t i o n 1 6 东北师范大学硕士学位论文 2 4 三种毒物联合毒性研究 z n c d z n 联合毒性结果显示于表5 中。3 种重金属联合毒性总体显示了拮抗作用。 表5c u c d z n 联合毒性影响 t a b l e5 e f f e c tw a so b s e r v e df o rt h ec u 2 + c d ? + z n 2 + e o m b i n a t i o n c u - z n - c d c u ( r a g 1 ) 0 1 5o 4 6o 9 41 9 56 3 6 c d ( m g 1 ) o 2 2o 2 50 8 71 4 93 5 0 z n ( m g 1 ) 1 1 73 0 45 7 11 1 0 13 3 2 4 o b s e r v e de f f e c to fc o m b i n a t i o n ，4 8 97 2 21 1 4 72 3 6 84 6 6 4 c u ( r a g 1 ) a to b s e r v e d 0 3 1o 4 3o 6 31 2 42 7 6 c d ( m g 1 ) a to b s e r v e d o 4 00 5 10 7 11 2 42 3 9 z n ( r a g 1 ) a to b s e r v e d 1 8 52 5 03 6 26 8 31 4 5 1 c o m b i n a t i o ni n d e x ( c ) - 1 6 52 7 74 2 84 3 86 0 6 c o n c l u s i o n协同协同强协同强协同强协同 3 讨论 3 1 z n c u 联合毒性 由实验结果，对于c u 2 + 一z n 2 + 联合毒性在低浓度下显示了协同作用，高浓度下则 显示了拮抗作用。研究表明锌的大量摄入可以抑制机体对铜的吸收，由于铜是铁代谢 的所必需的，铜的缺少会导致贫血和抑制细胞色素氧化酶的活性。有研究显示一旦 z r g c u 比例大于1 0 时，就会出现这种伤害扣。而由我们的实验数据显示，锌铜联合毒 性低浓度的毒性比接近1 0 ：l ，而当铜锌比例小于1 0 时，联合毒性显示拮抗作用。 v i v e kp u t g i k a r 等研究显示铜锌联合作用对v i b r i of i s c h e r i 的毒性效应为协同作 用枷。 3 2z n c d 联合毒性 而z n 2 + 一c d 2 + 联合毒性研究呈现拮抗作用。锌与镉在周期表中为同族元素，性质 相近。由于镉位于锌的下面，有取代轻元素的倾向，由于锌是生物体所必需的元素， 1 7 东北师范大学硕士学位论文 因而生物体中存在大量的天然锌金属硫蛋白( m t ) ，金属硫蛋白( m t ) 是一类低分 子量，富含半胱氨酸的金属结合蛋白的总称，多与锌、铜结合。m t 在细胞内承担着锌 的内稳如调节作用，当镉进入机体时锌、镉发生置换作用生成镉m t ，由于不同的金属 与硫蛋白结合的稳定性不同，而镉比锌稳定，因此镉取代了锌，也因此抑制了镉的毒 性。侯丽萍等研究镉、锌对草鱼鱼种的急性毒性时，在不同的暴露时间z i l 2 + 一c 十 的联合作用并不相同，2 4 小时、4 8 小时为拮抗，9 6 小时为协同啪。 3 3c u c d 联合毒性 由实验结果显示c u 2 + _ c d 2 + 联合毒性呈协同作用。资料显示，镉可抑制胃肠对铜 的吸收，可能由于竞争影响铜的代谢，如投镉于羊，羊的肝铜量降低，血浆铜蓝蛋白 量降低，镉污染区域居民产生尿铜量的增加。相反，铜的投入可以减轻镉的毒性m 1 。 3 4c u z n c d 联合毒性研究 c u 2 + - z n 2 + 一c d 2 + 3 种重金属联合毒性总体显示了拮抗作用。三种重金属间作用 较为复杂，z l l 2 + 对于c u 2 + 和c d 2 显示了非常显著的抑制作用 4 结论 本章研究了铜、锌、镉间联合毒性，实验结果显示c u 2 + 一z n 2 + 联合毒性在低浓度 下显示了协同作用，高浓度下显示了拮抗作用。z n 2 + 一c d 2 + 联合毒性研究呈现拮抗作 用。而c u 2 + c d 2 + 联合毒性呈协同作用。c u 2 + 一z n 2 + 一c d 2 + 三种联合毒性总体显示了 拮抗作用。 1 8 东北师范大学硕士学位论文 第五章金属锰作用对重金属毒性效应的影响 锰是生物体必需的微量元素，自然界中锰多以m n ( i i ) 、m n ( ) 形式存在，由 于m n ( ) 难溶于水，所以水环境中多以m n ( i i ) 形式存在。机体内内锰( i i ) 被氧 化形成生物氧化锰，一些真菌和细菌都具有合成生物氧化锰的作用。生物氧化锰对重 金属离子有吸附和氧化作用“嘲。t o n e rb 的研究表明生物氧化锰比细菌薄膜本身有更 强的对金属离子的吸附能力嫡3 3 锰在机体内含量很少，但起着非常重要的作用。目前已 知锰是多种酶的组成成分，精氨酸酶，超氧化歧化酶等h 射。 本章旨在探讨m n ( i i ) 作用下，铜、锌、镉对大肠杆菌的毒性变化 1 实验部分 1 1 实验试剂 m n s 0 4 分析纯北京化工厂 c u s 0 4 5 h 2 0 ，z n s 0 4 7 h 2 0 ，c d s 0 4 8h 2 0 ，同第三章 1 2 实验设计 首先选择m n 2 + 浓度为o ，0 5 ，1 o ，5 0 ，1 0 0 m g l 。 在每个m n 2 + 浓度下对铜、锌、镉分别进行毒性测试。针对每种重金属的毒性测试， 选择五个浓度，分别为c u 2 + 的浓度o 5 ，1 o ，5 0 ，1 0 0 ，和5 0 0 m g l ，c d 2 + 的浓度 0 5 ，1 0 ，5 o ，1 0 0 ，和5 0 0 m g l 和z n 2 + 的浓度0 5 ，1 0 ，5 o ，1 0 o ，和 1 0 0 0 m g l 。 实验采用三组平行，和一组空白进行对照。将受试菌株在2 0 0 m i n 恒温震荡器中 震荡3 0 分钟后，均匀加入上述试剂中，放入恒温培养箱中培养。 实验条件： 温度：3 7 0 2 c 培养时间：3 小时 2 实验结果 2 1 不同m b 2 + 作用下对c u 2 + 急性毒性的影响 图7 给出了不同m n 2 + 浓度下c u 2 + 对大肠杆菌毒性剂量效应关系。通过模型计算出 了在不同m n 2 + 浓度下，c u 2 + 的e c 5 0 值于表2 中，绘制了不同m n 2 + 浓度下c u 2 + e c 5 0 的变 化趋势。 1 9 东北师范大学硕士学位论文 表6 不同m n 2 + 浓度下c u 2大肠杆菌的毒性效应模型和e c 5 0 值。 t a b l e6 c o n c e n t r a t i o n r e s p o n s em o d e la n de c 5 0d a t ao fc u 2 + o ne s c h e r i c h i ac o l ii nt h e ：_ ：= = t 一 0 5y = 7 4 9 3 7 3 6 2 ( 1 + e “”o 9 1 h o 洲) r = o 9 9 8 7 4 7 5 8 0 9 1 4 1 0y = 9 8 0 6 5 5 3 7 ( 1 + e 川明n7 3 ) r = l 7 7 87 6 2 7 9 4 5 0y - 1 0 2 6 5 6 5 0 4 ( 1 + e 州1 6 玑6 4 ) r = l 1 4 5 61 3 9 5 - 1 5 1 7 1 0 0y = 1 0 9 6 7 6 5 11 ( 1 + e 州棚) r = l 7 3 47 2 1 7 4 6 1 0 0 7 5 琴 褥 蠢 2 5 o 0 0 10 1 11 01 0 0 1 0 0 0 o u ( m g t ) 图7 不同m n 2 + 浓度下c u 2 + 对大肠杆菌的剂量- 效应关系 f i 舭7c o n c e n t r a t i o n - r e s p o n s ec u r v eo f c u 2 + o ne s c h e r i c h i ac o l ii nt h ep r e s e n c e