抗生素的大量生产和应用,已使其成为水环境中检测到最多的新型污染物。且其种类较多,容易改变环境中微生物种类,破坏生态系统的平衡,产生对人类健康的危害。重金属是环境中典型的污染物之一,其具有富集性和不易降解性,而且微量浓度的重金属就可产生毒性作用。水体中的重金属和抗生素可能会以各种形态和浓度共存,形成各种各样的混合污染物,可能会对生态环境、甚至生物健康产生更大风险。因此,开展抗生素与重金属的联合毒性作用研究具有重要的实际环境意义。本文针对毒性相互作用广泛存在于混合物中的现象,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,简称CP)为指示生物,采用96孔微板作为实验载体,以5种氨基糖苷类抗生素:硫酸阿米卡星(AMI)、硫酸庆大霉素(GEN)、硫酸卡那霉素(KAN)、硫酸巴龙霉素(PAR)和妥布霉素(TOB)和4种常见重金属:铬(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)为目标混合物,应用均匀设计射线法(UD-Ray)分别设计二元混合物、三元混合物和九元混合物,其中每组二元混合物和三元混合物包括5条具有不同浓度比的混合物射线,九元混合物包括10条不同浓度比的混合物射线。采用时间微板毒性分析法(t-MTA)系统测定了设计混合物的毒性,通过非线性最小二乘法拟合数据,应用CA模型分析毒性相互作用,所获得结果如下:(1)氨基糖苷类抗生素和重金属对蛋白核小球藻CP的毒性均随着暴露时间的延长而逐渐增加,但不同物质对CP毒性随时间变化的规律不同,其中AMI、GEN、PAR、Cd、Cu这5种物质抑制率较高,毒性较强,最高抑制率在80%~98%。TOB在前三个时间点(12、24、48 h)几乎没有毒性,随着暴露时间的增加,只在高浓度区域毒性明显增加,96 h时的最高抑制率达到了70%,同时低浓度区域从无毒性变有略微毒性。这九种污染物在同一暴露时间的毒性不同,且毒性大小顺序随着时间延长而变化。(2)在氨基糖苷类抗生素二元(简单混合物)混合体系中,大部分混合物射线CA预测浓度-效应曲线(CRC)都落在95%置信区间内,表现为加和作用,不具备时间依赖特征。其余二元混合物毒性相互作用具备时间依赖特征。(3)在抗生素与重金属二元(简单混合物)混合体系中,大部分二元混合物在低浓度区域的CA预测CRC都落在置信区间内,表现为加和作用,在高浓度区域的CA预测CRC都落在置信区间下方,表现为协同作用。20组二元混合物毒性相互作用均表现出时间依赖性特征,对蛋白核小球藻的毒性,都随着暴露时间的延长,毒性在逐渐增加,但72 h后增加缓慢。(4)抗生素与重金属的三元混合物(简单混合物体系)中,除了表现为加和作用的混合物(AMI-GEN-Cd的R1、R3、R4、R5等98条混合物射线)不具备时间依赖特征,其余混合物均表现出时间依赖性特征。(5)抗生素与重金属的九元混合物(即复杂混合物)毒性存在时间依赖毒性,在48~96 h,R1、R2两条混合物射线呈明显协同作用,且随着时间的延长,协同作用减弱;随着时间的延长,R3、R4、R8、R9、R10五条混合物射线由协同变为加和作用;R5、R6、R7三条混合物射线在前48 h内产生显著的加和作用,72~96h内产生拮抗作用,具有时间依赖特征。