山西工礦區(qū)PAHs和SO2復(fù)合污染對玉米-苜蓿-土壤系統(tǒng)生態(tài)毒理效應(yīng)研究.pdf

1、本課題以土壤中多環(huán)芳烴（PAHs，以萘、菲、芘為代表）和二氧化硫(SO2，以硫酸鹽和亞硫酸鹽為SO2在土壤中的衍生物)為目標(biāo)污染物，山西工礦區(qū)的生黃土為供試土壤，玉米和紫花苜蓿為供試植物。在室內(nèi)土培模擬試驗的基礎(chǔ)上，采用生化技術(shù)和PCR-DGGE、熒光定量PCR等分子生物學(xué)技術(shù)，從植物方面系統(tǒng)研究了PAHs和SO2單一及復(fù)合污染對玉米和苜蓿萌發(fā)率、株高、根伸長、生物量、苜蓿組織抗氧化酶系統(tǒng)(SOD、POD、CAT、GPX)、可溶性蛋白和

2、丙二醛(MDA)含量的影響;從土壤方面系統(tǒng)研究了污染脅迫對苜蓿土壤酶活性（蔗糖酶、脲酶、脫氫酶）和土壤微生物多樣性的影響，并探討了這些生理變化和植物耐性之間的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)PAHs和SO2單一及復(fù)合污染下，低濃度對玉米/苜蓿種子萌發(fā)率有一定的刺激作用但影響不明顯，高濃度SO2(S4P0)和PAHs(S0P4)時兩者種子發(fā)芽率受到明顯抑制。對株高和根長的影響總體表現(xiàn)為:低濃度促進(jìn)高濃度抑制的現(xiàn)象，但對根長的

3、抑制作用更為顯著。PAHs對苜蓿株高的毒害作用大于SO2。同一濃度下苜蓿根長的抑制作用大于玉米。復(fù)合污染下苜蓿株高和根長以協(xié)同抑制為主，玉米株高和根長以拮抗效應(yīng)為主。PAHs和SO2單一及復(fù)合污染對根系生物量的影響大于地上部生物量，PAHs比SO2對生物量的影響大，而且對苜蓿的影響要比玉米大。
　　 (2)PAHs和SO2單一及復(fù)合污染下，低濃度PAHs或SO2單一處理苜蓿葉片蛋白含量升高，高濃度降低，當(dāng)SO2濃度＞10mg·k

4、g-1時，PAHs-SO2復(fù)合處理可溶性蛋白含量下降趨勢更加明顯。低濃度S1P0和S0P1處理時MDA含量最低，高濃度S4P0和S0P4處理時MDA含量最高。PAHs-SO2復(fù)合污染低濃度時(SO2=10mg·kg-1)，兩者聯(lián)合作用降低了單一污染對細(xì)胞膜脂的氧化損傷，當(dāng)SO2＞10mg·kg-1時，兩者交互作用加劇了膜脂過氧化，MDA含量持續(xù)升高。
　　 對抗氧化酶活性的影響表現(xiàn)為，SO2單一污染脅迫下，與對照相比，低濃度時苜

5、蓿葉片SOD、CAT活性均被顯著誘導(dǎo)而升高，GPX卻被抑制，而高濃度SO2時SOD酶活性被抑制;PAHs單一污染脅迫下，SOD、CAT、GPX活性被顯著誘導(dǎo)而升高。而PAHs或SO2單一污染脅迫下，POD活性均低于對照被顯著性抑制。PAHs-SO2復(fù)合污染低濃度時SOD、CAT活性表現(xiàn)為上升，高濃度時酶活性誘導(dǎo)作用逐漸降低直至被抑制;GPX表現(xiàn)為復(fù)合污染低濃度時活性下降，而中高濃度時活性上升誘導(dǎo)作用逐漸增強(qiáng);POD表現(xiàn)為在中濃度時抑制作

6、用降低，其余系列濃度下抑制作用顯著。
　　 (3)PAHs和SO2單一及復(fù)合污染下，苜蓿土壤蔗糖酶和脫氫酶活性均表現(xiàn)為，低濃度(S1P0)時酶活性被抑制，中濃度(S2P0、S0P2)時活性回升，高濃度(S3P0～S4P0、S0P3～S0P4)時酶活性又被抑制的現(xiàn)象。PAHs-SO2復(fù)合低濃度(S1P1)時蔗糖酶活性被激活，脫氫酶活性被協(xié)同抑制，與對照相比差異不顯著。復(fù)合污染高濃度(S3P3、S4P4)時兩種酶活性均降低且表現(xiàn)為協(xié)

7、同抑制作用。而PAHs-SO2復(fù)合污染脅迫下，土壤脲酶活性高于對照被激活，復(fù)合污染低濃度(S1P1)時脲酶活性被協(xié)同激活，復(fù)合污染高濃度時產(chǎn)生顯著性的拮抗作用。相關(guān)性分析知，蔗糖酶活性與PAHs濃度之間成顯著負(fù)相關(guān)，脲酶活性與PAHs和SO2濃度之間成顯著正相關(guān)。
　　 (4)PAHs和SO2單一及復(fù)合污染下，PAHs對土壤細(xì)菌群落多樣性和微生物量的抑制作用大于SO2。中低濃度SO2(S1P0～S3P0)和低濃度PAHs(S0P