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抗生素对生态系统和人类健康的影响已经引起人们越来越多的重视。而研究抗生素与重金属的复合污染对于准确评价两者的迁移转化和毒性效应具有更实际的意义。关于环境中抗生素的来源、迁移转化已经开展了大量的研究工作,但关于抗生素以及抗生素与重金属复合污染的生物吸收及毒性效应的工作还相对较少,尤其是复合污染对植物影响的研究至今未见报道。
本文采用发芽实验研究了金霉素、诺氟沙星和环丙沙星对芽期玉米幼苗的生长和生理影响;采用水培法研究了环丙沙星和铜的复合污染对苗期玉米的吸收和生长的影响,希望通过这两部分实验为抗生素污染以及抗生素-重金属复合污染的环境风险评价提供依据。
发芽实验的研究结果表明:暴露在0.05-50 mg L-l的各种抗生素溶液中,玉米种子的发芽率不受影响,但发芽种子的根和芽的长度和重量明显降低。玉米根能够吸收、累积金霉素、诺氟沙星和环丙沙星;玉米体内的脂质过氧化产物丙二醛含量都随暴露液浓度升高而增加,根中的抗氧化酶系活性发生显著变化。用自旋捕集结合电子自旋共振测定玉米根中的自由基,发现随着暴露液中抗生素浓度的增加,玉米根中羟基自由基的含量明显增加。这些迹象表明:抗生素能诱导玉米产生大量羟基自由基,从而对玉米产生氧化损伤。
水培实验发现:铜和环丙沙星共同存在时,二者的形态均发生了变化,并且主要以铜和环丙沙星结合态的形式存在。铜增加了玉米根对环丙沙星的吸收及向地上部分的传输;而环丙沙星的存在对玉米根吸收铜的影响不大,但抑制了铜向地上部分的传输。根吸收铜和环丙沙星的短期(20分钟)动力学曲线符合Michaelis-Menten方程,拟合参数显示:铜增加了环丙沙星的最大吸收速率,而环丙沙星对铜的最大吸收速率影响不大。且二者同时存在时,铜和环丙沙星的最大吸收速率一致,意味着环丙沙星-铜结合态可能被玉米根直接吸收。环丙沙星和铜分别对玉米的生长产生抑制作用,且铜的抑制率远大于环丙沙星。环丙沙星缓解了铜的毒性,且缓解效应随着环丙沙星的增加而加强。用分级离心技术研究铜在玉米中的亚细胞分布,结果显示:环丙沙星改变了铜在根中的亚细胞分布,使根中细胞壁上铜含量增加而细胞器中含量减少。一般认为细胞壁组分的铜与解毒过程有关,与细胞器结合的铜与铜毒性效应有关。铜亚细胞分布的改变是其毒性效应的减少和传输受到抑制的原因之一。