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随着工业三废的排放、化肥农药的大量施用、生活污水的不断排放和矿产资源的开采,土壤重金属污染日趋严重。由于土壤对重金属污染物具有累积富集作用,这些重金属污染物可经水和植物等介质,最终经过食物链影响到人类的生活和健康。环境一旦受到重金属污染,其治理难度非常大,因此重金属污染的治理已成为全球环境科学界共同关注的重大课题。在环境重金属污染中,铜污染逐渐引起人们关注。特别是近年来高铜饲料的普遍使用,土壤铜污染越来越严重,通过生物富集由食物链进入人体,给人类健康造成严重伤害。如何治理环境土壤的铜污染成为当前急需解决的重大环境问题。土壤有机酸特别是低分子有机酸,普遍存在于土壤环境中,它可通过影响土壤重金属有效性及毒性起到重金属污染治理的作用。目前有关有机酸对土壤重金影响研究多以植物为研究材料,以土壤动物为研究材料的研究相对较少。蚯蚓是陆地生态系统中普遍存在的土壤动物,在养分循环、培肥土壤、生态环境改善等方面有重要研究价值,其生存、生长与繁殖受环境污染物的影响较大,重金属能在蚯蚓体内大量富集,使蚯蚓在生理、细胞、分子以及个体、种群水平上出现异常,因此蚯蚓成为土壤污染研究的指示生物。在土壤有机酸存在条件下,是否会通过影响铜的有效性进而减少铜的生物毒性?有机酸是否会对土壤动物吸收铜产生影响?其影响的途径及机理至还不清楚。有鉴于此,本文以蚯蚓为研究对象,采用土壤模拟溶液法,研究有机酸作用下铜对蚯蚓的致死率、铜富集量、生理生化指标及表皮细胞损伤和养分的影响规律,探讨有机酸对土壤铜生物毒性的影响机制,为揭示有机酸对环境土壤铜的毒性机制和铜污染治理提供科学依据。主要研究结果如下:1外源有机酸明显降低了铜胁迫下蚯蚓的死亡率。单一铜胁迫情况下,蚯蚓死亡率随着铜浓度的增加而增加。铜浓度为0、0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L时,蚯蚓的24h死亡率分别为0、0、30%、70%,48h死亡率分别0、30%、70%、90%。有机酸可以显著降低铜胁迫下的蚯蚓死亡率,铜浓度为0.1mg/L时,加入1n浓度乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA时,蚯蚓的24h死亡率分别下降到20%、30%、20%、0,48h死亡率分别下降到50%、40%、60%、0;铜浓度为0.2mg/L时,加入1n浓度浓度乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA时,蚯蚓的24h死亡率分别下降到60%、70%、60%、0,48h死亡率分别下降到90%、70%、70%、0。铜浓度为0.1mg/L时,加入5n浓度乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA时,蚯蚓的24h死亡率分别下降到30%、0、20%、0,48h死亡率分别下降到60%、0、30%、0;铜浓度为0.2mg/L时,加入5n浓度浓度乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA时,蚯蚓的24h死亡率分别下降到20%、10%、40%、10%,48h 死亡率分别下降到 50%、10%、70%、10%。2外源有机酸增加了铜胁迫下蚯蚓体内的含铜量。单一铜胁迫下,蚯蚓体内铜含量随着铜浓度的增加而增加,当溶液中铜浓度为0.05mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L时,蚯蚓体内的含铜量分别为56mg/kg、74mg/kg、110mg/kg,不同浓度的铜与浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内含铜量都显著增加。当加入不同浓度有机酸时,蚯蚓体内的含铜量急剧增加。铜浓度为0.05mg/L,有机酸浓度为1n时,乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了 183%、77.1%、159%、138%,铜浓度为0.1mg/L,有机酸浓度为1n时,乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了 19.3%、54.7%、44.2%、10.2%;铜浓度为0.2mg/L,有机酸浓度为1n时,乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了 58.5%、36.8%、106.7%、64.1%。铜浓度为0.05mg/L,有机酸浓度为5n时,乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了 179%、125%、83.5%、100%,铜浓度为0.1mg/L,有机酸浓度为5n时,乙酸、草酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了 53.6%、28.6%、28.6%、63.1%;铜浓度为0.2mg/L,有机酸浓度为5n时,乙酸、柠檬酸、EDTA与铜复合影响蚯蚓体内铜含量分别比对照的蚯蚓体内的铜含量上升了57.2%、84.5%、42.3%。3单一铜胁迫下,蚯蚓体内SOD活性随着铜浓度的增加而增加。当不同浓度的铜与1倍、5倍浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内SOD活性呈现基本不变或略微升高趋势。当不同浓度的铜与1倍、5倍浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内POD活性呈现基本不变或略微升高趋势。单一铜胁迫下,蚯蚓体内CAT活性略有升高。当不同浓度的铜与5倍浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内CAT活性呈现略微升高趋势。单一铜胁迫下,随着铜浓度的增加,MDA含量呈现逐渐升高趋势。说明,随着铜浓度的增加,蚯蚓细胞膜通透性增加,对蚯蚓机体的损伤加大。当不同浓度的铜与1倍、5倍浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内MDA含量变化不一致。单一铜胁迫下,蚯蚓体内可溶性蛋白含量与无处理蚯蚓相比,均有不同程度的下降。当不同浓度的铜与浓度不同种类有机酸复合时,蚯蚓体内可溶性蛋白含量变化不大。4有机酸对铜胁迫下蚯蚓体表细胞的损伤有不同程度的缓解作用。正常无处理对照条件下的蚯蚓表皮比较光滑,无损伤。铜处理胁迫下的蚯蚓表皮有大量褶皱,表皮破裂损伤严重。铜与有机酸复合处理过的蚯蚓表皮损伤,相对于铜胁迫处理下的蚯蚓表皮损伤,有不同程度的缓解。5铜胁迫下蚯蚓表皮的C含量增加,N、S含量减少,C的原子百分比从64.62%上升到69.17%,N的原子百分比从12.51%下降到8.84%,S的原子百分比从0.28%下降到0.16%。铜胁迫处理过的蚯蚓,添加有机酸可以不同程度地增加蚯蚓表皮细胞的N、S含量,减少C含量,N的原子百分比从8.84%增加到12.02%、13.49%、12.8%、11.47%,S的原子百分比从0.16%增加到0.32%、0.2%、0.34%、0.26%,C的原子百分比从69.17%下降到66.33%、63.37%、65.97%、67.19%。说明有机酸有效地缓解了铜的毒性。铜胁迫处理的蚯蚓表皮内有少许Na出现,还有添加了 EDTA的蚯蚓表皮也有Na出现。添加了草酸的蚯蚓表皮有少量Mg元素。