土壤是环境的重要组成部分,承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物质,是一个典型的复合污染体系。土壤中有机污染物-重金属复合污染的情况非常普遍。其中,多环芳烃、重金属是经常共存、广泛分布的典型土壤环境污染物。开展有机污染物-重金属复合污染研究,对于正确评价复合污染条件下污染物迁移转化的行为,帮助人们采取合理的诊治措施,解决土壤的环境污染问题具有非常重要的理论和实践意义。作为土壤动物区系的代表类群——赤子爱胜蚓(Eisenia foetida),是生态毒理学研究的主要载体。本文采用自然土壤法,开展了典型重金属(镉)-典型有机污染物(苯并[a]芘、多氯联苯)单一污染对赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)的生态毒性效应研究,在此基础上,初步比较研究了镉和苯并[a]芘在单一和复合污染条件下对蚯蚓体内污染物的分配和分子响应机制的影响,以期为有机污染物-重金属单一和复合污染条件下的生态风险研究提供科学依据和实践指导,主要研究结果如下:1.镉、苯并[a]芘和多氯联苯污染可以抑制蚯蚓的生长,引起氧化应激效应,导致DNA损伤。其中DNA损伤是最敏感的指标。具体结果:(1)镉可以引起蚯蚓超氧化物歧化酶活性的升高,同时抑制蚯蚓过氧化氢酶和过氧化物酶活性。在高浓度时,蚯蚓体内的丙二醛含量显著升高。暴露时间与土壤类型显著影响蚯蚓的生长、DNA损伤和抗氧化酶活性。(2)苯并[a]芘可以引起蚯蚓体内的过氧化氢酶活性显著的升高,超氧化物歧化酶活性呈现先升高后降低的趋势,过氧化物酶活性只在低浓度升高,蚯蚓体内的丙二醛含量在高浓度时有显著的上升。暴露时间与土壤类型显著影响蚯蚓的生长、DNA损伤、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性,此外暴露时间还会影响过氧化物酶活性。(3)多氯联苯引起蚯蚓体内的抗氧化酶活性随着污染物浓度的升高而升高,蚯蚓体内的丙二醛含量略有下降。暴露时间和土壤性质显著影响体重的变化率、DNA损伤、过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性,此外暴露时间还会影响过氧化物酶活性和丙二醛含量。2.污染物在蚯蚓体内的分布具有异质性,不同污染物以及是否复合会造成污染物在蚯蚓体内分布的变化。(1)在组织水平上,镉主要分布在表皮,苯并[a]芘主要分布于肠道和体腔液。复合污染时,仅在14天时的高浓度复合污染组中,蚯蚓各部分镉和苯并[a]芘含量出现降低,其他处理差异不大。(2)在亚细胞水平上,镉的分布规律为:细胞溶质部分>细胞碎片>固体颗粒部分;苯并[a]芘主要分布在细胞碎片部分,随后是固体颗粒部分和细胞溶质部分。复合污染时,仅在细胞溶质部分的镉含量显著升高,其他部分镉含量不变;蚯蚓各部分的苯并[a]芘含量没有明显变化。(3)在亚机体水平上,镉和苯并[a]芘均主要分布在生殖环节后端。在复合污染时,仅在14天时的高浓度复合污染组中,生殖环节后端的镉和苯并[a]芘含量发生显著下降,其他部分浓度不变。3.不同污染物以及单一还是复合会对蚯蚓体内污染物浓度、酶活性和基因表达产生影响(1)蚯蚓体内污染物含量随土壤污染物浓度增加而增加,与单一污染物相比,中浓度复合污染组中的蚯蚓体内污染物含量升高,而高浓度复合污染组中蚯蚓体内污染物含量显著的降低。(2)蚯蚓过氧化氢酶,超氧化物歧化酶活性和基因表达量随镉浓度的增加而增大,过氧化氢酶活性和基因表达量不随苯并[a]芘的浓度发生变化,超氧化物歧化酶活性和基因表达量在低浓度组中显著升高,而在中浓度和高浓度组中不发生变化。在复合污染时,中浓度组发生协同促进作用,高浓度组发生拮抗作用。蚯蚓过氧化物酶活性仅在高浓度组中升高,丙二醛含量在高浓度组中显著升高。在复合污染下,中浓度组中蚯蚓丙二醛含量显著升高,高浓度组中的蚯蚓丙二醛含量呈现下降趋势。(3)蚯蚓金属硫蛋白基因表达量主要受镉浓度影响,仅在中浓度组的复合污染时出现上升。热休克蛋白70基因表达量受镉和苯并[a]芘浓度的影响,在高浓度组的复合污染时出现降低。翻译调节肿瘤蛋白基因表达量受苯并[a]芘浓度影响,在中浓度组的复合污染时,蚯蚓翻译调节肿瘤蛋白基因表达量上升,而在高浓度组的复合污染时,蚯蚓翻译调节肿瘤蛋白基因表达量降低。