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本文选择目前土壤重金属污染最严重的元素之一铬(Cr)为研究对象,选择我国常见的11种陆生高等植物为生态受体,研究Cr6+与Cr3+对作物种子根伸长的急性毒性效应。为进一步阐明Cr6+对植物的毒性作用机理及复合污染对Cr6+毒性的影响,本文选取叶类蔬菜小白菜(Brassica rapa chinensis)为受试植物,研究低浓度长期暴露后单一Cr6+、单一Cd2+及两者复合污染对小白菜蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量、丙二醛(MDA)含量及植株均重的影响,并对Cr6+和Cd2+在小白菜叶片中的蓄积量进行了研究。最后依据本研究获得的Cr6+与Cr3+对11种农作物的急性毒性数据,基于生态风险评价,采用物种敏感度分布法推导Cr6+和Cr3+土壤基准值,对我国土壤基准方建立展开尝试性研究。
研究结果表明,Cr6+对11种植物根长抑制的EC10范围为0.646-12.83 mg/kg,以叶类蔬菜小白菜、生菜、香葱最为敏感,Cr3+对11种植物根长抑制的EC10范围为5.623-189.1 mg/kg,以小白菜,香葱,茄子最为敏感。
单一Cr6+暴露可使小白菜叶片蛋白质含量升高,SOD酶活性低浓度升高,中高浓度被抑制,POD酶活性随浓度的升高逐渐升高,暴露初期CAT酶活性被诱导,随着暴露时间的增长诱导减弱,GSH和MDA含量均增加;综合Cr6+对小白菜叶片组织各生化指标的影响,将2mg/kg作为Cr6+土壤污染对小白菜的最低效应浓度(LOEC)。单一Cd2+暴露可使小白菜叶片蛋白质含量先升高后降低,SOD酶活性被诱导,暴露初期POD酶活性被抑制,随着暴露时间的增长逐渐被诱导,CAT酶活性先被抑制,继而被诱导,后又被抑制,GSH含量随浓度的升高先升高后降低,MDA含量随着暴露时间的增强显著升高。综合Cd2+对小白菜叶片组织各生化指标的影响,将10mg/kg作为Cd2+土壤污染对小白菜的最低效应浓度(LOEC)。Cr6+和Cd2+复合污染能够加剧对小白菜幼苗的氧化胁迫,对小白菜的慢性毒性效应表现为协同作用。在铬、镉复合污染下,小白菜对Cr6+的富集系数随Cr6+浓度的升高逐渐减低,低浓度Cd2+能促进小白菜对Cr6+的吸收,小白菜对Cd2+的富集能力减弱,富集系数显著降低。
依据Cr6+与Cr3+对11种植物的根长抑制EC10和EC20,经物种敏感度分布法获得我国基于生态风险评价的Cr6+与Cr3+土壤质量基准推荐值分别为0.604mg/kg和4.508mg/kg。