應(yīng)用生物配體模型對(duì)鉛和鎘及其混合物聯(lián)合毒性的研究.pdf

1、生物配體模型（Biotic Ligand Model，BLM）是直接定量的以生物敏感性和水體水化學(xué)為基礎(chǔ)來評(píng)價(jià)金屬的生物有效性的工具，該模型綜合了生理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及毒理學(xué)的發(fā)展成果。BLM充分考慮了影響金屬對(duì)生物毒性的3個(gè)因素：濃度、絡(luò)合、競(jìng)爭(zhēng)。也就是說，金屬對(duì)生物的毒性首先取決于自由金屬離子在溶液中的活度，而金屬自由離子又與總金屬的濃度有關(guān)，并同時(shí)受無機(jī)配體及有機(jī)配體絡(luò)合的影響。
　　聯(lián)合毒性作為環(huán)境毒理學(xué)的一個(gè)重要研

2、究方向。聯(lián)合作用也被稱為交互作用，凡是兩種或兩種以上的化學(xué)物同時(shí)或短期內(nèi)先后相互作用于機(jī)體所產(chǎn)生的綜合毒性作用，稱為化學(xué)物的聯(lián)合毒性作用（joint toxic effect或combined toxic effect）[28]。金屬污染廣泛存在于土壤和水體中，因其不可降解性及在土壤和水體沉積物中的高蓄積性，特別是毒性較強(qiáng)的重金屬的生物毒性一直是人們研究的熱點(diǎn)。而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，金屬元素一般不會(huì)單獨(dú)存在，更多的存在方式是兩種或多種污染物同

3、時(shí)共存于環(huán)境中，而各種金屬元素的性質(zhì)大不相同，有些是生物生長(zhǎng)的必需因素（如Cu、Zn、Ni），而有些是非必需的、具有更強(qiáng)的毒性（如Pb、Hg、Cd）。它們作用于生物體過程中，會(huì)發(fā)生與單一污染物作用不同的聯(lián)合毒性作用。而目前的評(píng)價(jià)體系，污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)多是以評(píng)價(jià)單一物質(zhì)的效應(yīng)為基礎(chǔ)。研究金屬之間的聯(lián)合作應(yīng)該會(huì)更加接近環(huán)境的真實(shí)性，對(duì)金屬聯(lián)合毒性作用機(jī)理的研究會(huì)更深入。由于自然環(huán)境的復(fù)雜性，更增加了金屬聯(lián)合毒性研究的難度。因此，研究混合

4、物對(duì)生物學(xué)效應(yīng)間的相互作用，及這些交互作用對(duì)總體毒性的影響，對(duì)進(jìn)一步闡述金屬聯(lián)合毒性的機(jī)理，更好地評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)重金屬聯(lián)合毒性的作用具有重要研究意義。
　　本文中，首先以重金屬 Cd做為目標(biāo)金屬，用單細(xì)胞藻類萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的短期生物累積實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證BLM的一些假設(shè)。結(jié)果表明， Cd單獨(dú)暴露下,藻體內(nèi)生物積累過程可用米門方程（Michaelis-Menten equation）來描述。計(jì)算得

5、到 Cd傳輸位點(diǎn)的最大吸收通量 Jmax為(8.312±0.034)×10-12 mol·cm-2·s-1，該位點(diǎn)的半飽和系數(shù)（米門系數(shù)） KM=(1.012±0.032)×10-6M，穩(wěn)定常數(shù)KCd=0.988×106M-1；Pb在藻體內(nèi)的生物積累過程同樣可以用米門方程描述，計(jì)算得到Pb傳輸位點(diǎn)的最大吸收通量Jmax為(1.28±0.039)×10-11 mol·cm-2·s-1，該位點(diǎn)的半飽和系數(shù)（米門系數(shù)） KM=(3.56±0.

6、34)×10-7M，穩(wěn)定常數(shù)KPb為2.81×106M-1。Cd和Pb的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)固定Cd的濃度，其吸收通量隨Pb的增加而顯著降低；固定Pb的濃度，其吸收通量隨Cd的增加略有降低。表明Pb和Cd可能存在相同的傳輸位點(diǎn)，且Pb對(duì)傳輸位點(diǎn)的結(jié)合能力要遠(yuǎn)大于Cd。在低濃度Pb和Cd的混合暴露溶液中，短時(shí)間內(nèi)綠藻對(duì)Pb的生物積累量會(huì)遠(yuǎn)大于Cd。研究結(jié)果表明BLM可用于描述低濃度下Cd和Pb的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，為BLM在混合金屬中的應(yīng)用提供了理論參考