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1、水環(huán)境中多種污染物共存時(shí)的復(fù)合效應(yīng)1、復(fù)合污染概念與分類復(fù)合污染(CombinedPollution)是指2種或2種以上不同種類不同性質(zhì)的污染物;或同種污染物的不同來源;或2種及2種以上不同類型的污染在同一環(huán)境中同時(shí)存在所形成的環(huán)境污染現(xiàn)象。關(guān)于復(fù)合污染的分類,根據(jù)污染物來源及類型可以有2種分類系統(tǒng)。按污染物來源分:(1)同源復(fù)合污染它是由處于同一環(huán)境介質(zhì)(大氣、水體或土壤)中的多種污染物所形成的復(fù)合污染。根據(jù)所處的環(huán)境介質(zhì)的不同可進(jìn)一步分為大氣復(fù)合污染型,水體復(fù)合污染型和土壤復(fù)合污染型。同源復(fù)合污染類型是目前復(fù)合污染研究的重點(diǎn)
2、。(2)異源復(fù)合污染由不同環(huán)境介質(zhì)來源的同一污染物或不同污染物所形成的復(fù)合污染現(xiàn)象。它可進(jìn)一步分為大氣一土壤復(fù)合型,大氣一水體復(fù)合型,土壤一水體復(fù)合型,大氣一土壤一水體復(fù)合型。按污染物類型分:(1)有機(jī)復(fù)合污染由2種或2種以上有機(jī)污染物共存所形成。目前研究較多的是2種農(nóng)藥之間的復(fù)合污染。(2)無機(jī)復(fù)合污染2種或2種以上無機(jī)污染物同時(shí)作用所形成的環(huán)境污染現(xiàn)象。重金屬元素之間的復(fù)合污染是當(dāng)前無機(jī)復(fù)合污染研究的重點(diǎn)。(3)有機(jī)一無機(jī)復(fù)合污染有機(jī)污染物和無機(jī)污染物在同一環(huán)境中同時(shí)存在所形成的環(huán)境污染現(xiàn)象。目前研究較多的是重金屬與農(nóng)藥、石
3、油烴、洗滌劑之間的復(fù)合污染。2、復(fù)合污染交互作用類型與判斷指標(biāo)復(fù)合污染條件下污染物之間的交互作用類型,不同的研究者提出了許多不同的分類方法與判斷指標(biāo)[1,2,3]。盡管對(duì)污染物間相互作用關(guān)系有不同的分類方法及判斷標(biāo)準(zhǔn),但由Bliss1939年提出的加和作用、協(xié)同作用和拮抗作用3種類型是得到最廣泛認(rèn)可的污染物交互作用分類方法。其基本涵義如下:(1)加和作用(Additive)多種污染物共存時(shí)所產(chǎn)生的毒性效應(yīng)等于各污染物單獨(dú)作用的毒性效應(yīng)之和。T=T1+T2+…Tn。(2)拮抗作用(Antagonism)多種污染物共存所產(chǎn)生的毒性效
4、應(yīng)小于各污染物單獨(dú)作用的毒性效應(yīng)之和,毒性效應(yīng)被2種或2種以上污染物的交互作用降低。TT1+T2+…Tn3、水環(huán)境中污染物共存時(shí)的復(fù)合效應(yīng)3.1金屬與金屬之間的復(fù)合效應(yīng)3.1.1重金屬相互作用的類型重金屬污染往往也為二種或多種重金屬元素的復(fù)合污染,它具有普遍性、復(fù)雜性等特點(diǎn)。重金屬之間的相互作用影響生物對(duì)某種金屬的累積過程或不同層次上的生物毒性,其主要可分為拮抗作
5、用、協(xié)同作用和加和作用。因此,只有了解重金屬的實(shí)際復(fù)合效應(yīng),才能從根本上找到解決環(huán)境問題的對(duì)策。3.1.2復(fù)合污染的作用機(jī)理(1)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)吸附位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)的最終結(jié)果導(dǎo)致一種金屬元素在結(jié)合位點(diǎn)取代另一種已吸附的金屬元素,而這種競(jìng)爭(zhēng)的程度在很大程度上取決于重金屬元素的價(jià)態(tài)、濃度比和介質(zhì)的特性等。在結(jié)合位點(diǎn)上的競(jìng)爭(zhēng)還會(huì)發(fā)生在生物體對(duì)污染物的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、蓄積和消除過程中,也會(huì)發(fā)生在酶通道和受體蛋白上[4]。Sharma等認(rèn)為高濃度混合的重金屬在生物體蓄積過程中發(fā)生很強(qiáng)的拮抗作用,生物體內(nèi)的各種位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)常發(fā)生在各種表面,尤其是細(xì)胞膜和胞外
6、結(jié)構(gòu)(如粘液、細(xì)胞衣)上的結(jié)合位點(diǎn)。(2)激活絡(luò)合蛋白通過誘導(dǎo)絡(luò)合蛋白合成,影響重金屬在生物體內(nèi)的擴(kuò)散、累積及生物毒性。Posthuma等將金屬結(jié)合蛋白被特定金屬激活后表現(xiàn)出的作用視作金屬間的復(fù)合作用,缺少這些金屬會(huì)增加其它某些金屬的毒性。Zn可誘導(dǎo)具有解毒功能的金屬硫蛋白(MTs)的合成,Cd競(jìng)爭(zhēng)取代Zn在金屬硫蛋白中的結(jié)合位點(diǎn),因此,生長介質(zhì)中添加Zn元素能夠減輕Cd對(duì)植物產(chǎn)生的毒害。在高等植物中分離到最多的是一種重金屬結(jié)合肽,是植物絡(luò)合素,即PC,Zn、Cu等多種重金屬離子可誘導(dǎo)其合成,從而降低其它重金屬的生物毒性。(3)
7、干擾正常生理過程復(fù)合污染通過干擾生物體的正常生理活動(dòng)和改變有關(guān)生理生化過程而發(fā)生相互作用。秦天才等發(fā)現(xiàn),在含Cd的培養(yǎng)液中加入Pb,這造成植物根系中游離氨基酸的積累增加,從而影響植物細(xì)胞的滲透壓,同時(shí)根系中可溶性蛋白質(zhì)含量比單獨(dú)加入Pb時(shí)下降快得多(一方面對(duì)已有的蛋白質(zhì)的分解加快,另一方面新蛋白的合成受阻),從而表現(xiàn)更大的破壞作用。污染物間的相互作用還會(huì)影響生物體對(duì)特定化合的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、代謝等生理過程[5]。Kargin等認(rèn)為Zn能夠抑制Cd在魚體中蓄積,其機(jī)理在于Zn可以減少Cd在魚鰓中的積累,這主要通過加速將已攝入的Cd向其
8、它器官轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)[6]。(4)改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能復(fù)合污染可影響那些保持生物體或有關(guān)內(nèi)含物與外界環(huán)境隔離開的生物學(xué)屏障的結(jié)構(gòu)和功能,從而改變其透性及主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)能力。許桂蓮等研究發(fā)現(xiàn)Ca能保持細(xì)胞膜表面緊密和完整或者在細(xì)胞膜表面形成一種膠狀膜,從而減少了植物